머신 러닝은 우주의 첫 번째 별이 초신성에서 폭발한 후 직계 후계자에게 물려준 무거운 원소를 특성화하는 데 사용되었습니다. 원소의 이러한 우주적 유전은 Kavli 우주 물리학 및 수학 연구소 그들은 우주의 XNUMX세대 별 대부분이 둘 이상의 별 시스템에 존재한다는 증거를 도쿄에서 발견했습니다.
빅뱅에서 직접 제공된 물질로 형성된 우주의 XNUMX세대 별은 거의 전적으로 수소와 헬륨이었습니다. 거대하고 수명이 짧은 것으로 여겨지는 이 별들은 별이 초신성으로 폭발할 때 더 무거운 원소(천문학자들이 "금속"이라고 함)를 생성했습니다. 그런 다음 이 물질은 수명이 훨씬 긴 별의 XNUMX세대 구성 요소를 형성했으며 그 중 일부는 오늘날까지 은하수에 남아 있습니다. 이 별들은 XNUMX세대보다 더 무거운 원소를 포함하고 있지만 여전히 "매우 금속이 빈약한" 것으로 묘사됩니다.
이전의 컴퓨터 시뮬레이션에서는 많은 460세대 별이 둘 이상의 그룹으로 존재한다고 제안했지만 지금까지 이러한 다양성에 대한 관측 증거는 없었습니다. 이제 Kavli 팀은 기계 학습 시스템을 사용하여 우주 탐사선에서 관찰한 약 XNUMX개의 XNUMX세대 별의 금속 함량을 분석했습니다. 프라임 포커스 분광기 하와이에 있는 일본의 스바루 망원경. 이 분광 데이터에는 별의 원소 구성과 그 형성을 위한 물질을 제공한 초신성에 대한 정보가 포함되어 있습니다.
시뮬레이션된 초신성
에서 만든 기계 학습 알고리즘을 사용하여 데이터를 분석했습니다. 틸만 하트윅 도쿄 대학의. 기계 학습은 일종의 인공 지능(AI)이며 시스템은 광범위한 별의 질량과 폭발 에너지에 대한 XNUMX세대 초신성 시뮬레이션을 수천 번 사용하여 훈련되었습니다. 이러한 시뮬레이션은 핵합성 모델을 사용하여 각 유형의 초신성의 원소 생성을 예측했습니다. 그런 다음 알고리즘은 XNUMX세대 별이 하나의 초신성 또는 여러 초신성의 출력으로 생성되었는지 여부를 결정할 수 있었습니다.
연구팀은 “관측된 68세대 별의 화학적 조성을 분석해 XNUMX세대 별의 대다수(XNUMX%)가 첫 번째 별에서 나온 다중 초신성에 의해 풍부해진 것을 발견했다”고 설명했다. 치아키 고바야시 영국 Hertfordshire 대학의 천체물리학 연구 센터. "우리의 발견은 우주가 시작될 때 최초의 별이 다중성계 또는 성단에서 형성되었다는 것을 의미하며, 이는 이론적 시뮬레이션에서 지적되었지만 이전에는 관측으로 확인된 적이 없습니다."
“탄소와 질소와 같은 가벼운 원소는 태양과 같은 저질량 별에서 생성될 수 있지만 산소와 철과 같은 대부분의 원소는 초신성에서 생성됩니다. 최신 연구는 또한 금과 우라늄과 같은 가장 무거운 원소도 초신성에 의해 생성된다는 것을 시사합니다.”라고 그녀는 설명합니다. “이러한 요소는 초신성 폭발에 의해 별 형성 영역에서 성간 매체로 분포됩니다. 이 과정은 차세대 별의 형성을 촉발하거나 억제할 수 있으므로 초신성은 은하의 전체 역사에서 중요합니다.”
별의 탄생과 죽음
이시가키 미호도쿄 대학에 있는 은 별의 원소 풍부도를 해석하는 기존의 접근 방식은 초신성을 겪은 단일 별의 출력을 설명하는 모델에 데이터를 맞추는 것이라고 덧붙였습니다. 이것은 오직 하나의 초신성만이 극도로 금속이 부족한 주어진 별에서 금속을 생산하는 책임이 있다고 가정합니다.
초신성 퇴적물은 여전히 지구와 달에 비가 내리고 있습니다.
"여러 개의 초신성과 같은 더 복잡한 상황이 차세대 별을 풍부하게 한다면 제한된 데이터로 모델을 자신 있게 제한할 수 없습니다. “기계 학습 접근 방식은 복잡한 이론적 모델을 고려하여 이러한 데이터를 해석하는 효율적인 방법입니다. 이러한 AI 기반 접근 방식은 다가오는 천문 조사에서 더 많은 데이터를 사용할 수 있게 되는 향후 XNUMX년 동안 더 중요해질 것입니다.”라고 그녀는 설명합니다.
Kobayashi는 “이제 많은 밝은 별들이 함께 형성되어 은하 형성 속도를 높이고 우주의 화학적 농축을 가속화할 수 있다고 상상할 수 있습니다. 이 아이디어는 James Webb Space Telescope의 최신 결과에서 우리가 보고 있는 것과 일치합니다.”
Kobayashi는 팀이 다음 조사에서 보다 정확한 관측 데이터가 필요한 연구인 평균적으로 얼마나 많은 초신성이 XNUMX세대 별을 풍부하게 했는지 조사할 것이라고 말했습니다.
연구는 다음에 설명되어 있습니다. 천체 물리학 저널.
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