Нейросеть нашла 335 кандидатов в гравитационные линзы

Она перебрала несколько миллионов снимков из наземного обзора DECaLS.

Астрономы открыли 335 новых кандидатов в гравитационные линзы среди нескольких миллионов снимков из наземного обзора DECaLS. Это удалось сделать благодаря нейросети, которую обучили на выборке из уже известных объектов такого типа и объектах, точно не являющихся линзами. Статья опубликована в журнале The Astrophysical Journal.

Явление гравитационного линзирования было предсказано в рамках Общей теории относительности Эйнштейна более ста лет назад. Его суть в том, что гравитационное поле массивных объектов может изменять направление распространения фотонов, причем наиболее сильно подобный эффект будет заметен для очень массивных линз, например галактик и скоплений галактик. Линзирование позволяет изучить распределение темной материи во Вселенной, получить ограничения на значение постоянной Хаббла и исследовать крайне далекие галактики, лежащие за линзами, путем изучения их множественных искаженных изображений, однако известно подобных объектов крайне мало —  всего лишь несколько сотен.

Группа астрономов во главе с Сяошэн Хуаном (Xiaosheng Huang) опубликовала результаты поиска кандидатов в гравитационные линзы в данных наземного обзора DECaLS (Dark Energy Camera Legacy Survey) при помощи остаточной нейросети, разработанной в 2018 году в рамках конкурса «Strong Gravitational Lens Finding Challenge». В качестве обучающей выборки использовались изображения 423 известных на сегодня гравитационных линз и 9451 объекта, точно не являющихся линзами. Затем ученые проверили 50 тысяч изображений, которые были отобраны нейросетью из 5,7 миллионов фотографий из обзора, и разделили их на три класса. Объекты класса А считались наиболее вероятными кандидатами в гравитационные линзы и демонстрировали одну или несколько участков дуг (арок или арклетов), в основном синих, которые считаются искаженными изображениями галактик, лежащих за линзой. Класс B похож на класс А, однако имел более мелкие и тусклые участки дуг. Наконец, в класс С попадали объекты, которые демонстрировали еще более тусклые и мелкие арки, если они действительно являются линзами, то угол отклонения фотонов от первоначальной траектории в их случае достаточно мал.

В итоге ученым удалось найти 335 кандидатов в гравитационные линзы: 60 штук класса А, 105 штук класса В и 176 штук класса С. Некоторые из этих объектов уже подтверждены благодаря наблюдениям космического телескопа «Хаббл», начатым в конце 2019 года. Это хороший результат, учитывая, что обучающая выборка была невелика. Теперь астрономы намерены увеличить ее и использовать нейросеть для обработки данных обзоров DESI, частью которых являлся DECaLS.

Ранее мы рассказывали, как гравитационное линзирование позволило ученым найти рукава у самой древней спиральной галактики, рекордно далекую сверхновую типа Ia и самую тусклую галактику в ранней Вселенной.

Александр Войтюк

Мой район