观测数据庞杂怎么办?SNIascore精准高效,将被更广泛地使用在天文领域。
超新星程序对1000颗垂死恒星进行了精准无误的分类
“计算机辅助在实时天文学领域的应用正在逐渐成熟。”
加州理工学院的天文学家使用计算机程序,对1000颗由垂死恒星爆炸产生的超新星进行了分类。
该程序名为SNIascore,它根据“兹威基瞬变设施(ZTF)”收集的数据创建了目录,“兹威基瞬变设施(ZTF)”是附属于加州理工学院帕洛马天文台塞缪尔.奥钦望远镜的瞬变源巡天仪器。
ZTF扫描夜空,寻找短暂的转瞬即逝的各种天文事件,包括黑洞快速吞噬小行星、超新星爆发等等,每晚该仪器都会持续不断地生成大量的数据。数据实在太庞杂,以至于ZTF团队成员不可能单靠人力筛选,从而促使开发SNIascore程序,人机合力,一起完成这项艰巨的任务。
加州理工学院的天文学家、新程序的策划人克里斯托弗.弗雷姆林在一份报告中说:“我们确实需要帮手,研究出计算机辅助完成这项工作的方法,就能大大降低人力劳动强度。”
加州理工学院帕洛马天文台的ZTF仪器。(图片来源:加州理工学院帕洛马天文台)
自2017年ZTF首次观测以来,该仪器已经找到了数千颗超新星,基本可分为两大类:缺乏氢的I型超新星,和正好相反的II型超新星,这一类富含氢 —— 宇宙中最基础的元素。
最常见的I型超新星,是一颗大质量恒星从邻近的供体恒星上剥离物质,物质吸落到其表面,并引发热核爆炸;而另一种情况,当一颗大质量恒星耗尽核聚变所需的燃料,无法再支撑自己抵抗引力坍缩时,就会出现II型超新星。
SNIascore程序,将一种起源不同的I型宇宙爆炸,特别分类为Ia型超新星。当一颗垂死的恒星爆炸,产生均匀稳定的光度输出,天文学家命名它为“标准光源”,就种情况就属于这一类型。
这些标准光源,可以用来估算标定宇宙天体的距离,也可以用来测量宇宙膨胀的速度。
一颗红巨星成为超新星的示意图。(图片来源:南方天文台)
每天晚上,在ZTF完成对天空中短暂瞬变事件及天体的扫描搜寻后,它收集的数据都会传输到几百米外的一个穹顶建筑里,那里装有一种名为光谱能量分配机(SEDM)的仪器。
随后,SNIascore程序与SEDM仪器联合运作,分析哪些观测到的超新星,属于Ia型。这样,ZTF团队能够建立一个可靠的超新星分类,天文学家可以用它来研究这些超强恒星爆炸的物理细节。
“SNIascore于2021年4月对第一颗超新星分类,一年半后,我们迎来1000颗超新星分类的里程碑。”弗雷姆林说。“SNIascore非常地精确。在其对1000颗超新星分类之后,我们将看到了该程序在现实世界中的优异表现。”
弗雷姆林补充道:自2021年4月以来,ZTF团队发现SNIascore没出过任何错误。他说:“自2021年4月投入运作以来,我们没有发现明显的误分类,所以,现在正计划在其它的观测设备上,实施同样的程序辅助。”
弗雷姆林和同事们,现在不仅计划在其它的观测设备上,实施SNIascore程序;同时,他们还在努力改进完善该程序,以便其在未来,可以对其他类型的超新星进行分类。不过,在这些改进发生之前,就在现阶段,计算机辅助程序,就已经重塑了天文学,并展示了这一科学领域不断进化的崭新面貌。
加州理工学院天文学教授、ZTF项目科学家马修.格雷厄姆说:“过去的传统概念里,天文学家坐在天文台里,筛选望远镜观测图像的情景,带有更多的浪漫主义色彩,但科技发展使得这种情景,正在偏离现实。”
天文学家阿希什·马哈巴尔领导了ZTF与计算机程序联合运作项目,并担任加州理工学院数据驱动发现中心的首席计算和数据科学家。他同意格雷厄姆的观点,并补充说:“这项工作很好地证明了,计算机辅助程序,在实时天文学中大规模使用的时代正在到来。”
【相关知识】
望远镜一词最初只指,使用透镜、曲面镜或两者结合,来观察远处物体的光学仪器,但现在有了更广泛的定义:通过发射、吸收或反射电磁辐射,来观测遥远物体的设备;包括能够探测不同频率电磁波谱的各种仪器,在某些情况下,还指其他某些类型的探测仪器。