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

觀測數(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)無誤的分類

“計算機(jī)輔助在實時天文學(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)家使用計算機(jī)程序，對1000顆由垂死恒星爆炸產(chǎn)生的超新星進(jìn)行了分類。

該程序名為SNIascore，它根據(jù)“茲威基瞬變設(shè)施(ZTF)”收集的數(shù)據(jù)創(chuàng)建了目錄，“茲威基瞬變設(shè)施(ZTF)”是附屬于加州理工學(xué)院帕洛馬天文臺塞繆爾.奧欽望遠(yuǎn)鏡的瞬變源巡天儀器。

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，每晚該儀器都會持續(xù)不斷地生成大量的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)實在太龐雜，以至于ZTF團(tuán)隊成員不可能單靠人力篩選，從而促使開發(fā)SNIascore程序，人機(jī)合力，一起完成這項艱巨的任務(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.弗雷姆林在一份報告中說：“我們確實需要幫手，研究出計算機(jī)輔助完成這項工作的方法，就能大大降低人力勞動強(qiáng)度。”

加州理工學(xué)院帕洛馬天文臺的ZTF儀器。（圖片來源：加州理工學(xué)院帕洛馬天文臺）

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

最常見的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，無法再支撐自己抵抗引力坍縮時，就會出現(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型。

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

一顆紅巨星成為超新星的示意圖。（圖片來源：南方天文臺）

每天晚上，在ZTF完成對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)都會傳輸?shù)綆装倜淄獾囊粋€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，分析哪些觀測到的超新星，屬于Ia型。這樣，ZTF團(tuán)隊能夠建立一個可靠的超新星分類，天文學(xué)家可以用它來研究這些超強(qiáng)恒星爆炸的物理細(xì)節(jié)。

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

弗雷姆林補(bǔ)充道：自2021年4月以來，ZTF團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)SNIascore沒出過任何錯誤。他說：“自2021年4月投入運(yùn)作以來，我們沒有發(fā)現(xiàn)明顯的誤分類，所以，現(xiàn)在正計劃在其它的觀測設(shè)備上，實施同樣的程序輔助?！?/p>

弗雷姆林和同事們，現(xiàn)在不僅計劃在其它的觀測設(shè)備上，實施SNIascore程序；同時，他們還在努力改進(jìn)完善該程序，以便其在未來，可以對其他類型的超新星進(jìn)行分類。不過，在這些改進(jìn)發(fā)生之前，就在現(xiàn)階段，計算機(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項目科學(xué)家馬修.格雷厄姆說：“過去的傳統(tǒng)概念里，天文學(xué)家坐在天文臺里，篩選望遠(yuǎn)鏡觀測圖像的情景，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。”

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

【相關(guān)知識】

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

BY:Robert Lea

FY: 椒椒

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