على قمة هاليكالا في جزيرة ماوي في هاواي يجلس تلسكوب المسح البانورامي ونظام الاستجابة السريعة ، أو Pan-STARRS1 (PS1). كجزء من مرصد Haleakala الذي تشرف عليه جامعة هاواي ، يعتمد Pan-STARRS1 على نظام من الكاميرات والتلسكوبات ومنشأة حاسوبية لإجراء مسح التصوير البصري للسماء ، فضلاً عن القياس الفلكي والقياس الضوئي للأشياء المعروفة.
في عام 2018 ، جامعة هاواي في مانوا معهد الفلك (IfA) أصدر ملف مسح PS1 3pi ، أكبر مسح رقمي للسماء في العالم امتد لثلاثة أرباع السماء وشمل 3 مليارات كائن. والآن ، استخدم فريق من علماء الفلك من IfA هذه البيانات لإنشاء ملف أنواع مصادر Pan-STARRS1 والانزياحات الحمراء باستخدام التعلم الآلي (PS1-STRM) ، أكبر كتالوج فلكي ثلاثي الأبعاد في العالم.
تم وصف عملهم في ورقة التي ظهرت في عدد 31 أغسطس منالإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.قاد هذه الدراسة روبرت بيك ، وهو زميل سابق في علم الكونيات ما بعد الدكتوراه في IfA (يعمل الآن أستاذًا في جامعة Eötvös Loránd في المجر) ، وتضم أعضاء من كلتا المؤسستين ، بالإضافة إلى منصة خدمات ستانفورد للرعاية الصحية.
PS1 عند الفجر. الجبل في المسافة ماونا كيا ، حوالي 130 كيلومترا جنوب شرق. الائتمان: pan-starrs.ifa.hawaii.edu
أدوات حسابية جديدة
كما وصفوا في دراستهم ، بدأ الفريق بأخذ قياسات طيفية متاحة للجمهور لـ 2،902،054،648 كائنًا تمت دراسته في مسح PS1 3pi ، والذي يوفر لهم تصنيفات الأجسام المحددة والمسافات. ثم قاموا بتغذية هذه الخوارزمية إلى خوارزمية ذكاء اصطناعي ، والتي صنفتها إلى نجوم ، أو مجرات ، أو كوازارات ، أو غير متأكدين (كما أنها استمدت تقديرات دقيقة لمسافات المجرات).
كما وصف بيك العملية في حديث لجامعة هاواي نيوز خبر صحفى :
'باستخدام خوارزمية تحسين متطورة ، استفدنا من مجموعة التدريب الطيفي لما يقرب من 4 ملايين مصدر ضوء لتعليم الشبكة العصبية للتنبؤ بأنواع المصادر ومسافات المجرات ، وفي نفس الوقت تصحيح لانقراض الضوء بواسطة الغبار في درب التبانة.'
عملية التعلم الآلي التي استخدموها ، والمعروفة باسم ' تغذية الشبكة العصبية ، 'كان جوهريًا لمساعدة الفريق على تحديد خصائص الكائنات المختلفة بدقة وفرزها بناءً على حجمها والانزياح الأحمر الضوئي الضوئي. بشكل عام ، حققت هذه العملية دقة تصنيف تصل إلى 98.1٪ للمجرات (وتقديرات المسافة تبلغ حوالي 3٪) ، و 97.8٪ للنجوم ، و 96.6٪ لأشباه النجوم.
خريطة الكثافة الزائدة للمجرات بين الانزياح الأحمر 0.1 و 0.2 ضمن كتالوج PS1-STRM. تم إخفاء المجرة والمناطق ذات المصادر المفقودة. الائتمان: STScI
أكبر خريطة ثلاثية الأبعاد على الإطلاق!
حتى الآن ، تم إنشاء أكبر خرائط الكون وأكثرها تفصيلاً بواسطة مسح سلون الرقمي للسماء (SDSS) ، الذي تم إصداره في عام 2012. يجمع هذا المسح البيانات من مؤسسة سلون 2.5 م تليسكوب و ال NMSU 1 متر تلسكوب في مرصد نقطة أباتشي (نيو مكسيكو) ، و إيريناوس من جسر التلسكوب في مرصد لاس كامباناس (تشيلي).
الأحدث الافراج عن البيانات (DR16) ، الإصدار الرابع من المرحلة الرابعة من SDSS (SDSS-IV) ، يحتوي على ملاحظات SDSS حتى أغسطس 2018. ومن المقرر الإصدار النهائي (DR17) في يوليو 2021 وسيتضمن جميع ملاحظات الأطياف الجديدة ، بالإضافة إلى جميع منتجات وكتالوجات البيانات النهائية. ومع ذلك ، فإن كتالوج SDSS يغطي ثلث السماء ويحتوي على أطياف لأكثر من 3 ملايين كائن.
في المقارنة ، يضاعف PS1-STRM المساحة التي تم مسحها ، ويزيد من عدد العناصر عشرة أضعاف ، ويغطي مناطق محددة فاتها SDSS. بصفته استفان زابودي ، عالم فلك IFA ومؤلف مشارك في الدراسة ، وأشار :
'[A] بالفعل ، سهلت نسخة أولية من هذا الكتالوج ، والتي تغطي مساحة أصغر بكثير ، اكتشاف أكبر فراغ في الكون ، وهو السبب المحتمل للبقعة الباردة. سيكون كتالوج الانزياح الأحمر الضوئي الجديد والأكثر دقة والأكبر نقطة انطلاق للعديد من الاكتشافات المستقبلية '.
خريطة الأشعة تحت الحمراء للمجرة بأكملها تظهر الطائرة وانتفاخ المجرة المليئين بالنجوم والغبار. الائتمان: SDSS
هذه الخريطة الأخيرة للكون هي شهادة على الطريقة التي نضجت بها الأدوات والأساليب الفلكية في فترة زمنية قصيرة. على وجه الخصوص ، أظهر كيف يمكن مضاعفة مجموعات البيانات الضخمة التي تم الحصول عليها بواسطة تلسكوبات متعددة مع إضافة تقنيات التعلم الآلي ، وتحسين مشاركة البيانات ، والملاحظات التكميلية.
أشار كين تشامبرز ، مدير Pan-STARRS وعالم فلك مشارك في IfA والذي كان أيضًا مؤلفًا مشاركًا في الدراسة ، إلى أن هذه مجرد البداية. 'نظرًا لأن Pan-STARRS يجمع المزيد والمزيد من البيانات ،' قالت ، 'سنستخدم التعلم الآلي لاستخراج المزيد من المعلومات حول الأجسام القريبة من الأرض ونظامنا الشمسي ومجرتنا وكوننا.'
كتالوج Pan-STARRS 3D (بحجم 300 جيجابايت تقريبًا) متاح الآن في أرشيف Mikulski للتلسكوبات الفضائية . يمكن لمستخدمي العلوم الاستعلام عن الكتالوج من خلال معهد علوم تلسكوب الفضاء (STScI) MAST CasJobs SQL واجهة ، أو تنزيل الحزمة بأكملها كجدول يمكن قراءته بواسطة الكمبيوتر.
قراءة متعمقة: جامعة هاواي نيوز و MNRAS