¡Hagan espacio, astrónomos humanos! La inteligencia artificial (IA) podría pronto encargarse de la caza de supernovas por ustedes.
Un nuevo algoritmo de aprendizaje automático completamente automatizado ha detectado, identificado y clasificado con éxito su primera supernova, algo que nunca antes se había logrado con AI. El programa, llamado Bright Transient Survey Bot (BTSbot), podría acelerar enormemente el proceso de análisis y clasificación de supernovas, según afirman sus desarrolladores.
Actualmente, la detección de supernovas depende de la colaboración entre humanos y computadoras, pero BTSbot podría eliminar a los humanos de esta ecuación. Según el equipo de BTSbot, solo en los últimos seis años, los astrónomos humanos han invertido aproximadamente 2,200 horas en la inspección visual y clasificación de candidatos a supernovas. BTSbot podría permitir que los astrónomos redirijan este esfuerzo y dediquen más tiempo a investigar los orígenes de estas explosiones estelares y modelar cómo ocurren.
"Por primera vez, una serie de robots y algoritmos de IA han observado, identificado y comunicado otro telescopio para finalmente confirmar el descubrimiento de una supernova", dijo el líder del equipo, Adam Miller, profesor de física en la Universidad Northwestern en Illinois. "Esto representa un avance importante, ya que la mejora de los modelos permitirá a los robots aislar subtipos específicos de explosiones estelares.
"En última instancia, eliminar a los humanos de este proceso brinda más tiempo al equipo de investigación para analizar sus observaciones y desarrollar nuevas hipótesis que expliquen el origen de las explosiones cósmicas que observamos", agregó Miller.
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Una imagen del espacio profundo de la galaxia donde ocurrió la supernova SN2023tyk. (Crédito de la imagen: Legacy Surveys/D. Lang (Perimeter Institute) para Legacy Surveys layers y unWISE/NASA/JPL-Caltech/D. Lang (Perimeter Institute))
Supernovas: una aguja en un pajar cósmico
Muchas supernovas ocurren cuando las estrellas moribundas agotan su combustible para la fusión nuclear.No pueden resistir la fuerza interna de la gravedad, por lo que los núcleos de estas estrellas colapsan mientras que sus capas externas explotan como supernovas.
En el caso de las supernovas de tipo Ia, las explosiones se desencadenan cuando un remanente estelar llamado enana blanca existe en un sistema binario y está despojando de materia a su estrella compañera. Este flujo de material hace que las enanas blancas se enciendan y exploten, destruyéndolas por completo.
Estas explosiones de supernova pueden ser tan brillantes que superan la luz combinada de todas las estrellas de la galaxia que las rodea. Sin embargo, gracias a la inmensidad del espacio, incluso esta increíble ráfaga de luz no significa que las supernovas sean fáciles de detectar. Actualmente, telescopios robóticos escanean el cielo nocturno, capturando imágenes repetidas de la misma área del espacio, con la esperanza de encontrar un objeto cambiante o transitorio que no estuviera en imágenes anteriores.
"El software automatizado presenta una lista de explosiones candidatas a los humanos, quienes dedican tiempo a verificar los candidatos y llevar a cabo observaciones espectroscópicas", dijo Miller. "Solo podemos saber de manera definitiva que un candidato es realmente una supernova al recopilar su espectro, la luz dispersada de la fuente que revela los elementos presentes en la explosión. Existen telescopios robóticos que pueden recolectar espectros, pero esto también lo hacen a menudo los humanos que operan telescopios con espectrógrafos".
Para potencialmente eliminar el papel de la humanidad en estos procedimientos, Miller y su equipo desarrollaron BTSbot y entrenaron al sistema de inteligencia artificial con más de 1.4 millones de imágenes históricas de casi 16,000 fuentes. Estas incluyeron supernovas confirmadas y otros fenómenos astronómicos explosivos, como el destello temporal de estrellas, estrellas que son periódicamente variables y el destello de galaxias.
Poniendo a prueba a BTSbot
Con el fin de probar esta nueva herramienta de IA, los investigadores se propusieron buscar un candidato a supernova recién descubierto designado SN2023tyk, que se cree que es una supernova de tipo Ia ubicada a unos 760 millones de años luz de la Tierra.La supernova fue descubierta por el telescopio robótico Zwicky Transient Facility (ZTF) el 3 de octubre. Mientras buscaba en los datos del ZTF, BTSbot pudo identificar SN2023tyk el 5 de octubre, después de lo cual recopiló el espectro potencial de la supernova desde el telescopio robótico en el Observatorio Palomar, conocido como la máquina SED (SEDM). Así, a través de esta colaboración automática, SN2023tyk fue clasificada como una supernova de tipo Ia. BTSbot ni siquiera necesitó a sus operadores humanos para difundir la noticia, ya que esta información fue compartida automáticamente con los astrónomos por la IA el octubre.
7.
"El rendimiento simulado fue excelente, pero nunca se sabe realmente cómo se traduce eso al mundo real hasta que lo intentas de verdad", dijo Nabeel Rehemtulla, estudiante graduado de Northwestern y coautor del desarrollo tecnológico de BTSbot junto con Miller, en el mismo comunicado.
"Una vez que llegaron las observaciones de SEDM y la clasificación automatizada", agregó Rehemtulla, "sentimos un gran alivio. Lo maravilloso de esto es que una vez que todo está encendido y funcionando correctamente, en realidad no hacemos nada. Nos vamos a dormir por la noche y, por la mañana, vemos que BTSbot y estos otros AIs cumplen con sus tareas de manera inquebrantable".
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