Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Kecerdasan Buatan Menghasilkan Penemuan yang Dapat Membantu Memecahkan Teka-teki Kosmologis

Metode Pembelajaran Mesin Menghasilkan Penemuan "Quasar Bergambar Empat Kali Lipat" Langka yang Dapat Membantu Memecahkan Teka-teki Kosmologis

Dengan bantuan teknik pembelajaran mesin, tim astronom telah menemukan selusin quasar yang telah dibelokkan oleh "lensa" kosmik alami dan dipecah menjadi empat gambar serupa. Quasar adalah inti galaksi jauh yang sangat bercahaya yang ditenagai oleh lubang hitam supermasif.

IMAGES
Gambar: cdn.mos.cms.futurecdn.net

Selama empat dekade terakhir, para astronom telah menemukan sekitar 50 "quasar yang dicitrakan empat kali lipat," atau singkatnya quad, yang terjadi ketika gravitasi galaksi besar yang kebetulan duduk di depan quasar membagi gambar tunggalnya menjadi empat. Studi terbaru, yang berlangsung hanya satu setengah tahun, meningkatkan jumlah quads yang diketahui sekitar 25 persen dan menunjukkan kekuatan pembelajaran mesin untuk membantu para astronom dalam mencari keanehan kosmik ini.

“Paha depan adalah tambang emas untuk semua jenis pertanyaan. Mereka dapat membantu menentukan tingkat ekspansi alam semesta, dan membantu mengatasi misteri lain, seperti materi gelap dan 'mesin pusat' quasar, ”kata Daniel Stern, penulis utama studi baru dan ilmuwan riset di Jet Propulsion Laboratory, yang dikelola oleh Caltech untuk NASA. “Mereka bukan hanya jarum di tumpukan jerami tetapi pisau Swiss Army karena mereka memiliki banyak kegunaan.”

Temuan tersebut, yang akan dipublikasikan di The Astrophysical Journal , dibuat dengan menggabungkan alat pembelajaran mesin dengan data dari beberapa teleskop berbasis darat dan luar angkasa, termasuk misi Gaia Badan Antariksa Eropa; Penjelajah Survei Inframerah Wide-field NASA (atau WISE); Observatorium WM Keck di Maunakea, Hawaii; Observatorium Palomar Caltech; Teleskop Teknologi Baru European Southern Observatory di Chili; dan teleskop Gemini South di Chili.

Dilema Kosmologis

Dalam beberapa tahun terakhir, perbedaan telah muncul mengenai nilai yang tepat dari tingkat ekspansi alam semesta, juga dikenal sebagai konstanta Hubble. Dua cara utama dapat digunakan untuk menentukan angka ini: satu bergantung pada pengukuran jarak dan kecepatan objek di alam semesta lokal kita, dan yang lain mengekstrapolasi tingkat dari model berdasarkan radiasi jauh yang tersisa dari kelahiran alam semesta kita, yang disebut latar belakang gelombang mikro kosmik. Masalahnya adalah angkanya tidak cocok.

Diagram Quads Quasar

Diagram ini menggambarkan bagaimana quasar yang dicitrakan empat kali lipat, atau singkatnya quad, diproduksi di langit. Cahaya quasar yang jauh, terletak miliaran tahun cahaya, dibelokkan oleh gravitasi galaksi besar yang kebetulan duduk di depannya, seperti yang terlihat dari sudut pandang kita di Bumi. Pembengkokan cahaya menghasilkan ilusi, semacam fatamorgana gravitasi, di mana quasar tampaknya telah terpecah menjadi empat objek serupa yang mengelilingi galaksi latar depan. Kredit: R. Hurt (IPAC/Caltech)/Kolaborasi GraL

"Ada kemungkinan kesalahan sistematis dalam pengukuran, tetapi itu semakin kecil kemungkinannya," kata Stern. "Lebih menarik lagi, perbedaan nilai bisa berarti bahwa ada sesuatu tentang model alam semesta kita yang salah dan ada fisika baru untuk ditemukan."

Quasar quads baru, yang oleh tim diberi julukan seperti Wolf's Paw dan Dragon Kite, akan membantu dalam perhitungan konstanta Hubble di masa depan dan dapat menjelaskan mengapa dua pengukuran utama tidak selaras. Quasar terletak di antara target lokal dan jauh yang digunakan untuk perhitungan sebelumnya, sehingga memberi astronom cara untuk menyelidiki jarak menengah alam semesta. Penentuan konstanta Hubble berbasis quasar dapat menunjukkan mana dari dua nilai yang benar, atau, mungkin lebih menarik, dapat menunjukkan bahwa konstanta terletak di suatu tempat antara nilai yang ditentukan secara lokal dan jauh, kemungkinan tanda fisika yang sebelumnya tidak diketahui.

Ilusi Gravitasi

Perkalian gambar quasar dan objek lain di alam semesta terjadi ketika gravitasi objek latar depan, seperti galaksi, membelokkan dan memperbesar cahaya objek di belakangnya. Fenomena yang disebut pelensaan gravitasi ini telah terlihat berkali-kali sebelumnya. Terkadang quasar dilensakan menjadi dua gambar yang serupa; kurang umum, mereka lensa menjadi empat.

"Quads lebih baik daripada quasar yang dicitrakan dua kali untuk studi kosmologi, seperti mengukur jarak ke objek, karena mereka dapat dimodelkan dengan sangat baik," kata rekan penulis George Djorgovski, profesor astronomi dan ilmu data di Caltech. “Mereka adalah laboratorium yang relatif bersih untuk melakukan pengukuran kosmologis ini.”

Dalam studi baru, para peneliti menggunakan data dari WISE, yang memiliki resolusi yang relatif kasar, untuk menemukan kemungkinan quasar, dan kemudian menggunakan resolusi tajam Gaia untuk mengidentifikasi quasar WISE mana yang terkait dengan kemungkinan quasar yang dicitrakan empat kali lipat. Para peneliti kemudian menerapkan alat pembelajaran mesin untuk memilih kandidat mana yang kemungkinan besar memperbanyak sumber gambar dan bukan hanya bintang berbeda yang duduk berdekatan di langit. Pengamatan lanjutan oleh Keck, Palomar, Teleskop Teknologi Baru, dan Gemini-Selatan mengkonfirmasi objek mana yang benar-benar merupakan quasar yang dicitrakan empat kali lipat yang terletak miliaran tahun cahaya jauhnya.

Manusia dan Mesin Bekerja Bersama

Quad pertama yang ditemukan dengan bantuan pembelajaran mesin, dijuluki Kemenangan Centaurus, dikonfirmasi selama semalaman yang dihabiskan tim di Caltech, dengan kolaborator dari Belgia, Prancis, dan Jerman, saat menggunakan komputer khusus di Brasil, kenang rekan-rekan penulis Alberto Krone-Martins dari UC Irvine. Tim telah mengamati objek mereka dari jarak jauh menggunakan Observatorium Keck.

“Pembelajaran mesin adalah kunci untuk penelitian kami tetapi itu tidak dimaksudkan untuk menggantikan keputusan manusia,” jelas Krone-Martins. “Kami terus melatih dan memperbarui model dalam siklus pembelajaran yang berkelanjutan, sehingga manusia dan keahlian manusia merupakan bagian penting dari siklus tersebut. Ketika kita berbicara tentang 'AI' yang mengacu pada alat pembelajaran mesin seperti ini, itu adalah singkatan dari Augmented Intelligence bukan Artificial Intelligence.”

“Alberto tidak hanya awalnya datang dengan algoritma pembelajaran mesin yang cerdas untuk proyek ini, tetapi idenya untuk menggunakan data Gaia, sesuatu yang belum pernah dilakukan sebelumnya untuk jenis proyek ini,” kata Djorgovski.

“Kisah ini bukan hanya tentang menemukan lensa gravitasi yang menarik,” katanya, “tetapi juga tentang bagaimana kombinasi data besar dan pembelajaran mesin dapat menghasilkan penemuan baru.”

Referensi: “Gaia GraL: Sistem Lensa Gravitasi Gaia DR2. VI. Konfirmasi Spektroskopi dan Pemodelan Quadruply-Imaged Lensed Quasar” oleh D. Stern, SG Djorgovski, A. Krone-Martins, D. Sluse, L. Delchambre, C. Ducourant, R. Teixeira, J. Surdej, C. Boehm, J .den Brok, D. Dobie, A. Drake, L. Galluccio, MJ Graham, P. Jalan, J. Klark, JF LeCampion, A. Mahabal, F. Mignard, T. Murphy, A. Nierenberg, S. Scarano, J. Simon, E. Slezak, C. Spindola-Duarte dan J. Wambsganss, Jurnal Astrofisika .

Studi ini didanai oleh NASA, National Science Foundation, Portugis Fundação para a Ciência ea Tecnologia, Yayasan Penelitian São Paulo Brasil, dan Dewan Riset Eropa. Tim peneliti yang diberi nama GraL atau Gaia Gravitational Lenses karena pentingnya astrometri Gaia untuk penemuan ini, merupakan kolaborasi peneliti dari Australia, Belgia, Brasil, Prancis, Jerman, India, Portugal, Swiss, dan Amerika Serikat.

Powered By NagaNews.Net