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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