Поиск сверхновых с группой SNAD
Сотрудник лаборатории астрофизики БФУ им. И. Канта, кандидат физико-математических наук Александр Сергеевич Тепляков принимает участие в работе научной группы SNAD (англ. Supernova Hunters' Anomaly Detection, «Охотники за сверхновыми в поиске аномалий») по поиску сверхновых с использованием современных алгоритмов машинного обучения. В рамках IX воркшопа SNAD, о котором мы писали ранее, А.С. Тепляков вместе со своими коллегами проводит анализ и совершенствование различных алгоритмов машинного обучения, направленных на поиск сверхновых в ядрах галактик.
В ходе совместной работы были рассмотрены четыре алгоритма машинного обучения: активные методы обнаружения аномалий PineForest и AADForest, метод поиска схожих сигнатур Signature Similarity, а также авторский метод, модифицированный непосредственно А.С. Тепляковым, под названием Similarity search. Каждый из методов применялся для поиска вспышек сверхновых в ядрах галактик, так называемых неразрешённых ядерных транзиентов. Термин «неразрешённый» (англ. unresolved) в данном контексте означает, что вспышку сверхновой в удалённой галактике невозможно отделить от свечения её центра. Основная проблема в этом случае состоит в том, что изменение светимости ядра галактики может происходить по разным причинам: как в силу классических вспышек сверхновых, так и вследствие приливного разрушения звёзд в окрестности сверхмассивной чёрной дыры в ядре галактики или так называемых неоднозначных ядерных транзиентов – недавно открытых явлений, связанных с чрезвычайно мощными вспышками излучения самого галактического ядра. Так как пространственно отделить вспышку сверхновой от света ядра далёкой галактики в таких случаях не получается, приходится использовать косвенные признаки, в первую очередь, изменения кривых блеска ядра за длительные периоды наблюдений.
В качестве источника сведений для поиска сверхновых научная группа SNAD использует международные базы данных, собираемые с использованием современных автоматизированных инструментов. Одним из крупнейших таких проектов является установка для поиска транзиентов имени Цвикки (англ. Zwicky Transient Facility, ZTF). Этот проект проводит широкоугольный астрономический обзор неба с помощью сложной системы из 16 матриц высокого разрешения, охватывающих 47 квадратных градусов небосклона за один кадр. Установка смонтирована в Паломарской обсерватории в Калифорнии, США, и проводит полную съёмку всего неба северного полушария раз в три ночи с 2017 года. В настоящее время к поиску сверхновых звёзд подключается ещё более мощный оптический инструмент – введённый в прошлом году в эксплуатацию Большой обзорный телескоп (англ. Large Synoptic Survey Telescope, LSST) в обсерватории имени Веры Рубин в Чили, обладающий более чем восьмиметровым главным зеркалом.
Таким образом, современные оптические инструменты собирают огромные объёмы данных о сотнях миллионов объектов, полная обработка которых вручную невозможна ввиду ограниченности кадровых ресурсов. Так возникает задача использования передовых методов машинного обучения для автоматизации поиска сверхновых и других транзиентных событий в больших объёмах накопленных астрономических данных. В рамках проходящего на базе Бюраканской астрофизической обсерватории имени В. А. Амбарцумяна воркшопа участники научной группы SNAD занимаются адаптацией ИИ-инструментов к конкретным задачам поиска сверхновых звёзд. Учёные планируют пронаблюдать наиболее интересные объекты с использованием оборудования обсерватории, отснять их спектры и сопоставить эти данные с международными базами.
По результатам выполненной научно-исследовательской работы планирует публикация научной статьи, а сведения о найденных в ходе анализа результатов наблюдений и съёмок транзиентных объектах будут направлены в международные каталоги.
А.С. Тепляков (справа) и бразильский астрофизик Эмиль Исида (слева)
Главный купол Бюраканской астрофизической обсерватории имени В. А. Амбарцумяна
2,6-метровый телескоп Бюраканской астрофизической обсерватории имени В. А. Амбарцумяна
А.С. Тепляков на воркшопе SNAD