Благодаря общей теории относительности Эйнштейна мы знаем, что массивный объект (например, галактика или скопление галактик) может искажать пространство-время. Это пространственно-временное искажение можно затем наблюдать в виде растяжения и искажения света, излучаемого объектом, находящимся на заднем плане этого массивного промежуточного звена (при условии, конечно, что Земля находится на линии прямой видимости). Искаженные изображения объектов, расположенных на заднем плане, затем увеличиваются, как правило, в виде дуг, огибающих промежуточный объект.
Благодаря этим так называемым феноменам «гравитационных линз» исследователи могут затем наблюдать далекие цели, которые в противном случае были бы для нас невидимыми.
Однако, по оценкам астрономов, только одна массивная галактика из 10 000 может предложить нам феномен гравитационной линзы, и их местоположение непросто найти. «Огромная галактика искажает пространство-время вокруг себя, но обычно вы этого не замечаете. Только когда объект расположен прямо за этой гигантской галактикой, можно увидеть линзу«, — подчеркивает Сяошэн Хуанг из Университета Сан-Франциско.
ИИ на службе космологии
Еще два года назад было зарегистрировано только около 300 таких событий. А всего несколько месяцев назад их было в два раза больше, а этого пока слишком мало. Стремясь умножить обнаружение этих явлений, Хуанг и его команда использовали машинное обучение для проверки последнего большого набора данных от DESI Legacy Imaging Surveys. Эти данные были собраны в Межамериканской обсерватории Серро Тололо (CTIO) и Национальной обсерватории Китт-Пик (KPNO), которые управляются Национальным научным фондом.
Для анализа данных Хуанг и его команда использовали суперкомпьютер в Национальном научном компьютерном центре энергетических исследований (NERSC) в лаборатории Беркли. Они также использовали глубокую остаточную нейронную сеть — вычислительный алгоритм, специально обученный распознавать целевые объекты. И эти усилия окупились! В конце этого анализа алгоритм фактически выделил не менее 1210 новых линз.
Благодаря этим новым кандидатам исследователи смогут проводить новые измерения космологических параметров. Ключевым моментом будет способность обнаруживать далекие сверхновые звезды, «подсвеченные» массивными галактиками. Анализируя кривую спада своей светимости, исследователи смогут определить расстояние до них, что позволит лучше понять постоянную Хаббла, которая описывает расширение Вселенной.