當(dāng)前滾動(dòng):人工智能發(fā)現(xiàn)第一批恒星并不孤單

通過使用機(jī)器學(xué)習(xí)和最先進(jìn)的超新星核合成，一組研究人員發(fā)現(xiàn)宇宙中大多數(shù)觀測(cè)到的第二代恒星都富含多顆超新星。他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上。

核天體物理學(xué)研究表明，恒星中產(chǎn)生的元素包括宇宙中比碳重的元素。但是第一批恒星，即大爆炸后不久誕生的恒星，并不含有這種重元素，天文學(xué)家稱之為“金屬”。下一代恒星只含有第一批恒星產(chǎn)生的少量重元素。為了了解處于起步階段的宇宙，需要研究人員研究這些貧金屬恒星。

幸運(yùn)的是，這些第二代貧金屬恒星在我們的銀河系中被觀測(cè)到，并且已經(jīng)由Kavli宇宙物理與數(shù)學(xué)研究所(Kavli IPMU)的附屬成員團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了研究，以接近宇宙中第一批恒星的物理特性。

(資料圖片)

該團(tuán)隊(duì)由Kavli IPMU訪問副科學(xué)家和東京大學(xué)智能物理研究所助理教授Tilman Hartwig領(lǐng)導(dǎo)，包括訪問副科學(xué)家和國(guó)家天文臺(tái)助理教授Miho Ishigaki，訪問高級(jí)科學(xué)家和赫特福德大學(xué)教授Chiaki Kobayashi，訪問高級(jí)科學(xué)家和國(guó)家天文臺(tái)Nozomu Tominaga教授， 客座資深科學(xué)家、東京大學(xué)名譽(yù)教授野本健一(Ken"ichi Nomoto)使用人工智能分析了迄今為止觀測(cè)到的450多顆極度貧金屬恒星的元素豐度。

基于在理論超新星核合成模型上訓(xùn)練的新開發(fā)的監(jiān)督機(jī)器學(xué)習(xí)算法，他們發(fā)現(xiàn)68%的觀測(cè)到的極貧金屬恒星具有與先前多顆超新星富集一致的化學(xué)指紋。

該團(tuán)隊(duì)的結(jié)果給出了第一個(gè)基于對(duì)第一批恒星多樣性的觀測(cè)的定量約束。

“到目前為止，第一批恒星的多樣性只能通過數(shù)值模擬預(yù)測(cè)，直到現(xiàn)在還沒有辦法對(duì)理論預(yù)測(cè)進(jìn)行觀測(cè)檢查，”主要作者Hartwig說。“我們的研究結(jié)果表明，大多數(shù)第一批恒星都是在小星團(tuán)中形成的，因此它們的超新星倍數(shù)可以為早期星際介質(zhì)的金屬富集做出貢獻(xiàn)，”他說。

“我們的新算法提供了一個(gè)極好的工具來解釋未來十年我們將從世界各地正在進(jìn)行的和未來的天文調(diào)查中獲得的大數(shù)據(jù)，”Leverhulme研究員Kobayashi說。

“目前，老恒星的可用數(shù)據(jù)只是太陽(yáng)社區(qū)內(nèi)的冰山一角。Prime Focus Spectrograph是由Kavli IPMU領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際合作開發(fā)的斯巴魯望遠(yuǎn)鏡上的尖端多目標(biāo)光譜儀，是在銀河系外圍發(fā)現(xiàn)古代恒星的最佳儀器，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了太陽(yáng)社區(qū)，“石垣說。

這項(xiàng)研究中發(fā)明的新算法為充分利用Prime Focus Spectrograph發(fā)現(xiàn)的貧金屬恒星中的各種化學(xué)指紋打開了大門。

“第一顆恒星的理論告訴我們，第一顆恒星應(yīng)該比太陽(yáng)更大。自然的預(yù)期是，第一顆恒星誕生于質(zhì)量比太陽(yáng)大百萬(wàn)倍的氣體云中。然而，我們的新發(fā)現(xiàn)強(qiáng)烈表明，第一批恒星不是單獨(dú)誕生的，而是作為星團(tuán)或雙星或多星系統(tǒng)的一部分形成的。這也意味著我們可以期待大爆炸后不久來自第一顆雙星的引力波，這可能會(huì)在太空或月球上探測(cè)到未來的任務(wù)，“小林說。