精準(zhǔn)無(wú)誤！超新星程序?qū)?000顆垂死恒星進(jìn)行“零差錯(cuò)”分類(lèi)

觀測(cè)數(shù)據(jù)龐雜怎么辦？SNIascore精準(zhǔn)高效，將被更廣泛地使用在天文領(lǐng)域。

超新星程序?qū)?000顆垂死恒星進(jìn)行了精準(zhǔn)無(wú)誤的分類(lèi)

“計(jì)算機(jī)輔助在實(shí)時(shí)天文學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用正在逐漸成熟?！?/p>

加州理工學(xué)院的天文學(xué)家使用計(jì)算機(jī)程序，對(duì)1000顆由垂死恒星爆炸產(chǎn)生的超新星進(jìn)行了分類(lèi)。

該程序名為SNIascore，它根據(jù)“茲威基瞬變?cè)O(shè)施(ZTF)”收集的數(shù)據(jù)創(chuàng)建了目錄，“茲威基瞬變?cè)O(shè)施(ZTF)”是附屬于加州理工學(xué)院帕洛馬天文臺(tái)塞繆爾.奧欽望遠(yuǎn)鏡的瞬變?cè)囱蔡靸x器。

ZTF掃描夜空，尋找短暫的轉(zhuǎn)瞬即逝的各種天文事件，包括黑洞快速吞噬小行星、超新星爆發(fā)等等，每晚該儀器都會(huì)持續(xù)不斷地生成大量的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)實(shí)在太龐雜，以至于ZTF團(tuán)隊(duì)成員不可能單靠人力篩選，從而促使開(kāi)發(fā)SNIascore程序，人機(jī)合力，一起完成這項(xiàng)艱巨的任務(wù)。

加州理工學(xué)院的天文學(xué)家、新程序的策劃人克里斯托弗.弗雷姆林在一份報(bào)告中說(shuō)：“我們確實(shí)需要幫手，研究出計(jì)算機(jī)輔助完成這項(xiàng)工作的方法，就能大大降低人力勞動(dòng)強(qiáng)度?！?/p>

加州理工學(xué)院帕洛馬天文臺(tái)的ZTF儀器。（圖片來(lái)源：加州理工學(xué)院帕洛馬天文臺(tái)）

自2017年ZTF首次觀測(cè)以來(lái)，該儀器已經(jīng)找到了數(shù)千顆超新星，基本可分為兩大類(lèi)：缺乏氫的I型超新星，和正好相反的II型超新星，這一類(lèi)富含氫 —— 宇宙中最基礎(chǔ)的元素。

最常見(jiàn)的I型超新星，是一顆大質(zhì)量恒星從鄰近的供體恒星上剝離物質(zhì)，物質(zhì)吸落到其表面，并引發(fā)熱核爆炸；而另一種情況，當(dāng)一顆大質(zhì)量恒星耗盡核聚變所需的燃料，無(wú)法再支撐自己抵抗引力坍縮時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)II型超新星。

SNIascore程序，將一種起源不同的I型宇宙爆炸，特別分類(lèi)為Ia型超新星。當(dāng)一顆垂死的恒星爆炸，產(chǎn)生均勻穩(wěn)定的光度輸出，天文學(xué)家命名它為“標(biāo)準(zhǔn)光源”，就種情況就屬于這一類(lèi)型。

這些標(biāo)準(zhǔn)光源，可以用來(lái)估算標(biāo)定宇宙天體的距離，也可以用來(lái)測(cè)量宇宙膨脹的速度。

一顆紅巨星成為超新星的示意圖。（圖片來(lái)源：南方天文臺(tái)）

每天晚上，在ZTF完成對(duì)天空中短暫瞬變事件及天體的掃描搜尋后，它收集的數(shù)據(jù)都會(huì)傳輸?shù)綆装倜淄獾囊粋€(gè)穹頂建筑里，那里裝有一種名為光譜能量分配機(jī)（SEDM）的儀器。

隨后，SNIascore程序與SEDM儀器聯(lián)合運(yùn)作，分析哪些觀測(cè)到的超新星，屬于Ia型。這樣，ZTF團(tuán)隊(duì)能夠建立一個(gè)可靠的超新星分類(lèi)，天文學(xué)家可以用它來(lái)研究這些超強(qiáng)恒星爆炸的物理細(xì)節(jié)。

“SNIascore于2021年4月對(duì)第一顆超新星分類(lèi)，一年半后，我們迎來(lái)1000顆超新星分類(lèi)的里程碑?！备ダ啄妨终f(shuō)?！癝NIascore非常地精確。在其對(duì)1000顆超新星分類(lèi)之后，我們將看到了該程序在現(xiàn)實(shí)世界中的優(yōu)異表現(xiàn)。”

弗雷姆林補(bǔ)充道：自2021年4月以來(lái)，ZTF團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)SNIascore沒(méi)出過(guò)任何錯(cuò)誤。他說(shuō)：“自2021年4月投入運(yùn)作以來(lái)，我們沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的誤分類(lèi)，所以，現(xiàn)在正計(jì)劃在其它的觀測(cè)設(shè)備上，實(shí)施同樣的程序輔助?！?/p>

弗雷姆林和同事們，現(xiàn)在不僅計(jì)劃在其它的觀測(cè)設(shè)備上，實(shí)施SNIascore程序；同時(shí)，他們還在努力改進(jìn)完善該程序，以便其在未來(lái)，可以對(duì)其他類(lèi)型的超新星進(jìn)行分類(lèi)。不過(guò)，在這些改進(jìn)發(fā)生之前，就在現(xiàn)階段，計(jì)算機(jī)輔助程序，就已經(jīng)重塑了天文學(xué)，并展示了這一科學(xué)領(lǐng)域不斷進(jìn)化的嶄新面貌。

加州理工學(xué)院天文學(xué)教授、ZTF項(xiàng)目科學(xué)家馬修.格雷厄姆說(shuō)：“過(guò)去的傳統(tǒng)概念里，天文學(xué)家坐在天文臺(tái)里，篩選望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)圖像的情景，帶有更多的浪漫主義色彩，但科技發(fā)展使得這種情景，正在偏離現(xiàn)實(shí)。”

天文學(xué)家阿希什·馬哈巴爾領(lǐng)導(dǎo)了ZTF與計(jì)算機(jī)程序聯(lián)合運(yùn)作項(xiàng)目，并擔(dān)任加州理工學(xué)院數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)發(fā)現(xiàn)中心的首席計(jì)算和數(shù)據(jù)科學(xué)家。他同意格雷厄姆的觀點(diǎn)，并補(bǔ)充說(shuō)：“這項(xiàng)工作很好地證明了，計(jì)算機(jī)輔助程序，在實(shí)時(shí)天文學(xué)中大規(guī)模使用的時(shí)代正在到來(lái)?！?/p>

【相關(guān)知識(shí)】

望遠(yuǎn)鏡一詞最初只指，使用透鏡、曲面鏡或兩者結(jié)合，來(lái)觀察遠(yuǎn)處物體的光學(xué)儀器，但現(xiàn)在有了更廣泛的定義：通過(guò)發(fā)射、吸收或反射電磁輻射，來(lái)觀測(cè)遙遠(yuǎn)物體的設(shè)備；包括能夠探測(cè)不同頻率電磁波譜的各種儀器，在某些情況下，還指其他某些類(lèi)型的探測(cè)儀器。

BY:Robert Lea

FY: 椒椒

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