Maskinlæring er blevet brugt til at karakterisere de tunge grundstoffer, som de første stjerner i universet gav videre til deres umiddelbare efterfølgere, efter de eksploderede i supernovaer. Denne kosmiske arv af elementer blev undersøgt af forskere tilknyttet Kavli Institut for Universets Fysik og Matematik i Tokyo, som har fundet beviser for, at det meste af den første generation af stjerner i universet eksisterede i systemer med to eller flere stjerner.
Den første generation af stjerner i universet blev dannet af materiale leveret direkte fra Big Bang - som næsten udelukkende var brint og helium. Disse stjerner menes at være massive og kortlivede, og de skabte tungere grundstoffer (kaldet "metaller" af astronomer), da stjernerne eksploderede som supernovaer. Dette materiale dannede derefter byggestenene i anden generation af stjerner med meget længere levetid - hvoraf nogle overlever den dag i dag i Mælkevejen. Selvom disse stjerner indeholder flere tungere grundstoffer end den første generation, beskrives de stadig som "ekstremt metalfattige".
Tidligere computersimuleringer har antydet, at mange førstegenerationsstjerner eksisterede i grupper på to eller flere, men indtil nu har der ikke været observationsbeviser for denne mangfoldighed. Nu har Kavli-teamet brugt et maskinlæringssystem til at analysere metalindholdet i omkring 460 andengenerationsstjerner, der blev observeret af Prime Focus Spectrograph på Japans Subaru-teleskop på Hawaii. Disse spektraldata indeholder information om stjernernes grundstofsammensætning og supernovaerne, der gav materialet til deres dannelse.
Simulerede supernovaer
Dataene blev analyseret ved hjælp af en maskinlæringsalgoritme, der blev skabt af Tilman Hartwig fra universitetet i Tokyo. Maskinlæring er en form for kunstig intelligens (AI), og systemet blev trænet ved hjælp af tusindvis af simuleringer af førstegenerations supernovaer over en bred vifte af stjernemasser og eksplosive energier. Disse simuleringer brugte en nukleosyntesemodel til at forudsige grundstofproduktionen af hver type supernovaer. Algoritmen var derefter i stand til at bestemme, om en andengenerationsstjerne blev skabt med output fra en supernova eller fra flere supernovaer.
"Vi fandt ud af, at størstedelen (68%) af andengenerationsstjernerne blev beriget af flere supernovaer fra de første stjerner ved at analysere den kemiske sammensætning af de observerede andengenerationsstjerner," forklarer teammedlemmet Chiaki Kobayashi fra Center for Astrophysics Research ved UK's University of Hertfordshire. "Vores fund betyder, at i begyndelsen af universet dannede de første stjerner sig i et flerstjernet system eller i en klynge af stjerner, hvilket blev indikeret i teoretiske simuleringer, men som aldrig er blevet bekræftet med observationer før."
"Lette grundstoffer som kulstof og nitrogen kan produceres i stjerner med lav masse som Solen, men størstedelen af grundstoffer som ilt og jern produceres af supernovaer. Den seneste forskning tyder også på, at de tungeste grundstoffer som guld og uran også produceres af supernovaer,” forklarer hun. "Disse grundstoffer er fordelt fra stjernedannende områder til interstellart medium ved supernovaeksplosioner. Denne proces kan udløse eller kan undertrykke dannelsen af den næste generation af stjerner, og derfor er supernovaer vigtige for hele galaksernes historie."
Stellar fødsel og død
Miho Ishigaki, som også er ved University of Tokyo, tilføjer, at den konventionelle tilgang til at fortolke de elementære overflod i stjerne er at tilpasse dataene til en model, der beskriver outputtet af en enkelt stjerne, der har gennemgået en supernova. Dette antager, at kun én supernova er ansvarlig for at producere metallerne i en given ekstremt metalfattig stjerne.
Supernova-sedimenter regner stadig ned på Jorden og Månen
"Hvis mere komplekse situationer, såsom de mange supernovaer beriger den næste generation af stjerner, er det ikke muligt at begrænse modellerne med tillid givet begrænsede data," siger hun, hvorfor holdet vendte sig mod maskinlæring. "Maskinlæringstilgangen er en effektiv måde at fortolke disse data under hensyntagen til komplekse teoretiske modeller. En sådan AI-baseret tilgang bliver vigtigere i det næste årti, når flere data fra kommende astronomiske undersøgelser bliver tilgængelige,” forklarer hun.
Kobayashi tilføjer: "Jeg kan nu forestille mig, at masser af klare stjerner dannes sammen, hvilket kan fremskynde galaksedannelsen og kemisk berigelse af universet. Denne idé er i overensstemmelse med, hvad vi ser med de seneste resultater fra James Webb Space Telescope."
Kobayashi siger, at holdet næste gang vil undersøge, hvor mange supernovaer i gennemsnit berigede anden generation af stjerner, en undersøgelse, der vil kræve mere nøjagtige observationsdata.
Forskningen er beskrevet i Den astrofysiske tidsskrift.
- SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
- Platoblokkæde. Web3 Metaverse Intelligence. Viden forstærket. Adgang her.
- Udmøntning af fremtiden med Adryenn Ashley. Adgang her.
- Kilde: https://physicsworld.com/a/first-stars-in-the-universe-formed-in-groups-machine-learning-study-reveals/
- :har
- :er
- :ikke
- $OP
- a
- I stand
- Om
- AC
- Konto
- præcis
- Tilføjer
- Tilknyttet
- Efter
- AI
- algoritme
- også
- an
- analysere
- Analyserer
- ,
- tilgang
- ER
- kunstig
- kunstig intelligens
- Kunstig intelligens (AI)
- kunstnerisk
- AS
- At
- til rådighed
- gennemsnit
- BE
- bliver
- været
- før
- Begyndelse
- troede
- Big
- Stort brag
- Blocks
- Bright
- boble
- Bygning
- men
- by
- kaldet
- CAN
- kulstof
- center
- karakterisere
- kemikalie
- Cloud
- Cluster
- komplekse
- computer
- tillid
- BEKRÆFTET
- konsekvent
- indeholder
- indhold
- konventionelle
- oprettet
- data
- dag
- årti
- beskrevet
- Bestem
- direkte
- distribueret
- ned
- hver
- jorden
- effektiv
- elementer
- berige
- beriget
- Hele
- bevismateriale
- udelukkende
- Forklarer
- eksplosioner
- ekstremt
- Fornavn
- Første Generation
- passer
- Fokus
- Til
- formation
- dannet
- fundet
- fra
- Galakser
- Galaxy
- generation
- given
- Guld
- Gruppens
- Have
- tunge
- helium
- historie
- Hvordan
- http
- HTTPS
- Hydrogenering
- idé
- billede
- billede
- umiddelbar
- vigtigt
- in
- angivet
- oplysninger
- arv
- Institut
- Intelligens
- interstellar
- ind
- undersøge
- spørgsmål
- IT
- James Webb Space Telescope
- Japans
- jpg
- stor
- seneste
- læring
- ligesom
- Limited
- maskine
- machine learning
- Flertal
- makeup
- mange
- masserne
- massive
- materiale
- matematik
- max-bredde
- medium
- medlem
- metal
- Metaller
- Mælkevejen
- model
- modeller
- mere
- mest
- flere
- næste
- nu
- of
- on
- ONE
- kun
- or
- output
- i løbet af
- Oxygen
- Bestået
- Fysik
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatoData
- mulig
- forudsige
- behandle
- produceret
- produktion
- forudsat
- RAIN
- rækkevidde
- regioner
- kræver
- forskning
- forskere
- ansvarlige
- Resultater
- afslører
- s
- siger
- Anden
- Anden generation
- se
- flere
- enkelt
- situationer
- nogle
- Space
- Spektral
- hastighed
- Stjerne
- Stjerner
- Stellar
- Stadig
- studeret
- Studere
- sådan
- foreslår
- Sol
- supernova
- overlever
- systemet
- Systemer
- tager
- hold
- teleskop
- end
- at
- deres
- teoretisk
- Der.
- derfor
- Disse
- de
- denne
- dem
- tusinder
- thumbnail
- til
- sammen
- tokyo
- uddannet
- udløse
- sand
- Drejede
- Universe
- universitet
- University of Tokyo
- kommende
- anvendte
- ved brug af
- Vast
- var
- Vej..
- we
- var
- Hvad
- hvorvidt
- som
- mens
- WHO
- hvorfor
- bred
- Bred rækkevidde
- vilje
- med
- inden for
- zephyrnet