华威大学的科学家们正在使用人工智能来分析被称为超新星的宇宙爆炸 _科学

华威大学的科学家使用人工智能来分析被称为超新星的宇宙爆炸。来源：Pixabay/CC0公共域
据华威大学：华威大学的科学家们正在使用人工智能来分析被称为超新星的宇宙爆炸。他们的论文发表在《皇家天文学会月报》上。
宇宙中的许多恒星将以白矮星的形式结束生命，白矮星是一种质量约为地球大小的太阳质量的致密恒星。其中一些白矮星最终会爆炸成为超新星。这个过程能量很高，导致重元素的产生，这些元素是生命的基石，如钙和铁，被释放回宇宙。
尽管它们意义重大，但天文学家仍然不知道这些超新星是如何或为什么发生的。
为了帮助理解更多，新的研究将利用一种被称为机器学习的人工智能来加速超新星实验——这些过程目前在计算上非常昂贵和耗时。通过将爆炸模型与现实观测结果进行比较，这将有助于揭示这些宇宙爆炸是如何发生的。
首席作者、华威大学物理系的Mark Magee博士说：“在研究超新星时，我们会分析它们的光谱。光谱显示了不同波长的光的强度，这些强度受到超新星中产生的元素的影响。每个元素都与独特波长的光相互作用，因此在光谱上留下了独特的特征。” 。
“分析这些特征有助于确定超新星中产生了哪些元素，并提供超新星如何爆炸的进一步细节。
“根据这些数据，我们准备了模型，并将其与真实的超新星进行比较，以确定它是什么类型的超新星，以及它是如何爆炸的。通常，一个模型可能需要10到90分钟才能生成，我们想比较数百或数千个模型来完全了解这颗超新星。这在许多情况下并不可行。” 。
“我们的新研究将摆脱这一漫长的过程。我们将训练机器学习算法，了解不同类型的爆炸是什么样子的，并使用这些算法更快地生成模型。与我们如何使用人工智能生成新的艺术品或文本类似，现在我们将能够生成超新星的模拟。这意味着我们将能够在不到一秒钟的时间内生成数千个模型，这将极大地推动超新星研究。”
除了加快超新星分析的进程，人工智能的使用还将提高研究的准确性。这将有助于确定哪些模型与现实生活中的爆炸最接近，以及它们的物理特性范围。
Magee博士补充道， “探索超新星释放的元素是确定爆炸类型的关键一步，因为某些类型的爆炸产生的某些元素比其他类型的更多。然后，我们可以将爆炸的性质与超新星宿主星系的性质联系起来，并在爆炸发生的方式与爆炸的白矮星类型之间建立直接联系。”
现在接受的工作只是第一步。未来的研究将扩大到包括更多种类的爆炸和超新星，并将爆炸与宿主星系的性质直接联系起来。只有通过机器学习的进步，这种研究才有可能实现。
图尔库大学的Thomas Killestein博士也参与了这项研究，他补充道，“通过现代调查，我们终于有了规模和质量都足够的数据集，来解决超新星科学中剩下的一些关键问题：它们究竟是如何爆炸的。像这样的机器学习方法可以比以前的方法更详细、更一致地研究更多的超新星。”