Ομάδα αστρονόμων χρησιμοποίησε μια νέα μέθοδο, βασισμένη στην τεχνητή νοημοσύνη (AI), για να αναζητήσει σπάνια αστρονομικά αντικείμενα στο αρχείο Hubble Legacy Archive. Η ομάδα εξέτασε σχεδόν 100 εκατομμύρια τμήματα εικόνων σε δυόμισι μόλις ημέρες, αποκαλύπτοντας σχεδόν 1.400 παράξενα ευρήματα, 800 απ’ τα οποία δεν είχαν εντοπιστεί ποτέ ξανά στο παρελθόν.
Παράξενα και σπάνια αντικείμενα, όπως συγκρουόμενοι γαλαξίες, βαρυτικοί φακοί και δακτυλιοειδείς γαλαξίες, παρουσιάζουν τεράστιο επιστημονικό ενδιαφέρον. Ωστόσο, είναι δύσκολο να εντοπιστούν μέσα στον διαρκώς αυξανόμενο όγκο δεδομένων που συλλέγουν τα επίγεια και τα διαστημικά μας τηλεσκόπια.
Για να αντιμετωπίσουν αυτό το πρόβλημα, οι ερευνητές David O’Ryan και Pablo Gómez του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) ανέπτυξαν ένα εργαλείο AI που τους επιτρέπει να εξετάζουν εκατομμύρια αστρονομικές εικόνες σε ένα ασύλληπτα μικρό χρονικό διάστημα. Η ομάδα το εκπαίδευσε και απέδειξε τις δυνατότητές του, χρησιμοποιώντας το Hubble Legacy Archive, το οποίο περιέχει δεκάδες χιλιάδες σύνολα δεδομένων, που συλλέχθηκαν καθόλη τη διάρκεια της λειτουργίας του θρυλικού τηλεσκοπίου.
Τα προγράμματα «επιστήμης των πολιτών» (citizen science), τα οποία επιστρατεύουν τη βοήθεια του κοινού για εργασίες όπως η ταξινόμηση γαλαξιών, μπορεί να επιταχύνουν σημαντικά την επεξεργασία και τον έλεγχο των σχετικών δεδομένων. Ωστόσο, ο όγκος των δεδομένων που συλλέγουν τηλεσκόπια όπως το Hubble ή το διαστημικό τηλεσκόπιο Euclid του ESA είναι πλέον υπερβολικά μεγάλος για να αντιμετωπιστεί μόνο με αυτόν τον τρόπο.
Η νέα αυτή εργασία των O’Ryan και Gómez αναβαθμίζει αυτού του είδους την αστρονομική έρευνα σε ένα εντελώς νέο επίπεδο. Η ομάδα ανέπτυξε ένα νευρωνικό δίκτυο, δηλαδή ένα εργαλείο ΑΙ που χρησιμοποιεί υπολογιστές για την επεξεργασία δεδομένων και τον εντοπισμό μοτίβων, με τρόπο εμπνευσμένο από τη λειτουργία του ανθρώπινου εγκεφάλου. Το δίκτυο αυτό, το οποίο ονομάστηκε AnomalyMatch, έχει εκπαιδευτεί να αναζητά και να αναγνωρίζει σπάνια αντικείμενα, όπως γαλαξίες «μέδουσες» και βαρυτικά τόξα.
Χρησιμοποιώντας το AnomalyMatch, η ομάδα έψαξε σε σχεδόν 100 εκατομμύρια τμήματα εικόνων του Hubble Legacy Archive, σηματοδοτώντας την πρώτη φορά που το συγκεκριμένο αρχείο διερευνήθηκε συστηματικά για τον εντοπισμό σπάνιων και ιδιόμορφων αστροφυσικών αντικειμένων. Σε δυόμισι μόλις ημέρες, το AnomalyMatch είχε ολοκληρώσει την αναζήτησή του.
Φυσικά, η διαδικασία αυτή εξακολουθεί να απαιτεί το έμπειρο μάτι ενός ειδικού, γι’ αυτό οι O’Ryan και Gómez εξέτασαν και οι ίδιοι τα αντικείμενα που επιλέχθηκαν ως τα πιο πιθανά από το σύστημά τους. Από αυτά, περισσότερά από 1.300 αντιστοιχούσαν όντως σε σπάνια και παράξενα αστροφυσικά αντικείμενα, ενώ περισσότερα από 800 δεν είχαν αναφερθεί ποτέ ξανά στην επιστημονική βιβλιογραφία.
Τα περισσότερα απ’ αυτά ήταν αλληλεπιδρώντες ή συγκρουόμενοι γαλαξίες με ασυνήθιστα σχήματα. Αρκετά ακόμη ήταν βαρυτικοί φακοί, όπου ένας γαλαξίας στο προσκήνιο καμπυλώνει με τη βαρύτητά του τον χωροχρόνο, παραμορφώνοντας το φως ενός μακρινού γαλαξία στο υπόβαθρο και μετατρέποντάς το σε κύκλο ή τόξο. Η ομάδα ανακάλυψε επίσης και άλλες σπάνιες κοσμικές δομές, όπως γαλαξίες με τεράστιες συγκεντρώσεις άστρων, γαλαξίες «μέδουσες» με αέρινα «πλοκάμια» και πρωτοπλανητικούς δίσκους που βλέπουμε από το πλάι, γεγονός που τους προσδίδει το σχήμα ενός χάμπουργκερ ή μιας πεταλούδας. Ίσως το πιο ενδιαφέρον από όλα ήταν ότι εντοπίστηκαν και αρκετές ακόμη περιπτώσεις που δεν μπορούσαν να ταξινομηθούν με κανέναν τρόπο. Τα αποτελέσματα της μελέτης δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Astronomy & Astrophysics.
Το Hubble έχει δημιουργήσει ένα μόνο από τα πολλά μεγάλα αρχεία αστρονομικών δεδομένων, και αναμένονται ακόμα περισσότερα. Ανάμεσα στα νέα επίγεια και διαστημικά τηλεσκόπια που ήδη συλλέγουν ή θα συλλέξουν στο μέλλον τεράστιο όγκο δεδομένων περιλαμβάνονται το διαστημικό τηλεσκόπιο Euclid, το οποίο ξεκίνησε την λειτουργία του το 2023, το αστεροσκοπείο Vera Rubin στη Χιλή που ξεκίνησε τη 10ετή έρευνά του (Legacy Survey of Space and Time) πριν από δύο μόλις μήνες, καθώς και το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Nancy Grace Roman της NASA που εκτοξεύθηκε στις 30 Αυγούστου και αναμένεται να μας δώσει τις πρώτες εικόνες του στις αρχές του 2027.
Εργαλεία AI όπως το AnomalyMatch μπορούν να βοηθήσουν τους αστρονόμους να διαχειριστούν τον κατακλυσμό των εισερχόμενων δεδομένων και να ανακαλύψουν νέα σπάνια και ασυνήθιστα αντικείμενα, ίσως μάλιστα και αντικείμενα που δεν έχουμε δει ποτέ ξανά στο Σύμπαν.
Πηγή: Researchers discover hundreds of cosmic anomalies with help from AI | ESA/Hubble
Φωτογραφία: Στην εικόνα διακρίνονται 6 μόνο από τα πολλά και παράξενα αστροφυσικά αντικείμενα που ανακαλύφθηκαν στην νέα μελέτη. Σ’ αυτά περιλαμβάνονται ένας δακτυλιοειδής γαλαξίας, ένας «διπολικός» γαλαξίας, μια ομάδα γαλαξιών που συγχωνεύονται και τρεις γαλαξίες με στρεβλωμένα τόξα που δημιουργήθηκαν από το φαινόμενο της βαρυτικής εστίασης [Credit: ESA/Hubble & NASA, D. O’Ryan, P. Gómez (European Space Agency), M. Zamani (ESA/Hubble)].