Astronomowie wykorzystują SI do znajdowania nieuchwytnych gwiazd „pożerających” planety
Korzystając z danych Gaia i pomocy sztucznej inteligencji astronomowie odkryli setki zanieczyszczonych białych karłów, które aktywnie pochłaniają planety na swoich orbitach.
 |
| Wizja artystyczna zniszczonej planety przy białym karle. Źródło: NASA, ESSA, Joseph Olmsted (STScI) |
Astronomowie odkryli ostatnio setki „zanieczyszczonych” białych karłów w naszej rodzimej Galaktyce, Drodze Mlecznej. Są to białe karły, które zostały przyłapane na aktywnym pochłanianiu planet na swoich orbitach. Są one cennym źródłem do badania wnętrz tych odległych, zniszczonych planet. Są również trudne do znalezienia.
W przeszłości astronomowie musieli ręcznie przeglądać góry danych z przeglądów w poszukiwaniu śladów takich gwiazd. Kolejne obserwacje potwierdzały lub obalały ich podejrzenia. Dzięki zastosowaniu nowatorskiej formy sztucznej inteligencji, zwanej uczeniem wielorakim, zespół kierowany przez Malię Kao, absolwentkę University of Texas w Austin, przyspieszył ten proces, prowadząc do 99% skuteczności w identyfikacji.
Wyniki zostały opublikowane lipca 2024 roku w Astrophysical Journal.
Białe karły to gwiazdy na ostatnim etapie życia. Zużyły swoje paliwo, uwolniły zewnętrzne warstwy w przestrzeń kosmiczną i powoli stygną. Pewnego dnia nasze Słońce stanie się białym karłem, ale stanie się to dopiero za 6 miliardów lat.
Czasami planety krążące wokół białego karła zostają wciągnięte przez grawitację gwiazdy, rozerwane na strzępy i pochłonięte. Gdy tak się dzieje, gwiazda zostaje „zanieczyszczona” metalami ciężkimi z wnętrza planety. Ponieważ atmosfery białych karłów składają się prawie wyłącznie z wodoru i helu, obecność innych pierwiastków można wiarygodnie przypisać źródłom zewnętrznym.
W przypadku zanieczyszczonych białych karłów wnętrze planet jest dosłownie wypalane na powierzchni gwiazdy, abyśmy mogli je obejrzeć – powiedziała Kao. Zanieczyszczone białe karły są obecnie najlepszym sposobem, w jaki możemy scharakteryzować wnętrza planet.
Mówiąc inaczej, jest to jedyny sposób, aby dowiedzieć się, z czego zbudowane są planety poza Układem Słonecznym, co oznacza, że znalezienie tych zanieczyszczonych białych karłów ma kluczowe znaczenie – dodał Keith Hawkins, astronom z UT i współautor artykułu.
Niestety, dowody na istnienie tych gwiazd – które są identyfikowane na podstawie zawartości zanieczyszczających metali w swoich atmosferach – mogą być subtelne i trudne do wykrycia. Co więcej, astronomowie muszą je znaleźć w stosunkowo krótkim czasie.
Chociaż astronomowie mogą identyfikować te gwiazdy poprzez ręczne przeglądanie danych z przeglądów astronomicznych, może to być czasochłonne. Aby przetestować szybszy proces, zespół zastosował sztuczną inteligencję do danych dostępnych z teleskopu kosmicznego Gaia. Gaia zapewnia jeden z największych do tej pory przeglądów spektroskopowych białych karłów, ale dane mają tak niską rozdzielczość, że myśleliśmy, że nie będzie możliwe znalezienie zanieczyszczonych białych karłów za jej pomocą – powiedział Hawkins. Ta praca pokazuje, że jest to możliwe.
Aby znaleźć te nieuchwytne gwiazdy, zespół wykorzystał technikę sztucznej inteligencji uczenia wielorakiego. Dzięki niej algorytm szuka podobnych cech w zestawie danych i łączy podobne elementy w uproszczony, wizualny wykres. Naukowcy mogą następnie przejrzeć wykres i zdecydować, które skupiska wymagają dalszego badania.
Astronomowie stworzyli algorytm sortowania ponad 100 000 możliwych białych karłów. Spośród nich jedna grupa 375 gwiazd wyglądała obiecująco: Wykazały one kluczową cechę posiadania metali ciężkich w swoich atmosferach. Dalsze obserwacje za pomocą teleskopu Hobby-Eberly Telescope w McDonald Observatory UT potwierdziły podejrzenia astronomów.
Nasza metoda może dziesięciokrotnie zwiększyć liczbę znanych zanieczyszczonych białych karłów, co pozwoli nam lepiej zbadać różnorodność i geologię planet poza Układem Słonecznym – powiedziała Kao. Ostatecznie chcemy ustalić, czy życie może istnieć poza Układem Słonecznym. Jeżeli nasz jest wyjątkowy wśród układów planetarnych, może być również wyjątkowy pod względem zdolności do podtrzymania życia.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
