Pomôžte hľadať hviezdotvorné zhluky v galaxiách a trénovať algoritmus pre Euclid

Astronómovia spúšťajú projekt Galaxy Zoo: Clump Scout II, v ktorom verejnosť pomáha označovať hviezdotvorné zhluky v snímkach galaxií a zároveň trénuje strojové učenie, aby ich vedelo rozpoznávať samo. Cieľom je lepšie pochopiť, kde sa tieto jasné oblasti vyskytujú, ako vznikajú a prečo boli v ranom vesmíre bežnejšie než dnes.

Snímka zobrazuje: Be a Clump Scout and Help Reveal Secrets of Stellar Nurseries.

Zdroj: https://science.nasa.gov/get-involved/citizen-science/help-galaxy-zoo-clump-scout-ii-project/

V polovici 20. storočia si astronómovia všimli zvláštne „hrudkovité“ galaxie plné svetlých škvŕn. Ukázalo sa, že ide o masívne hviezdotvorné škôlky, v ktorých sa hviezdy rodia mimoriadne rýchlo. Dnes však tieto galaxie vidíme omnoho menej často a vedci stále nevedia, prečo sa z vesmíru takmer vytratili.

Pomôcť má Euclid, vesmírny teleskop Európskej vesmírnej agentúry ESA s významným príspevkom NASA. Jeho snímky zachytávajú milióny galaxií a ponúkajú detailnejší pohľad na štruktúru hviezdotvorných zhlukov. Také množstvo dát už nemožno spoľahlivo spracovať len ručne, preto vedci kombinujú ľudské hodnotenia s umelou inteligenciou.

Systém strojového učenia už čiastočne vychádza z výsledkov staršieho projektu Galaxy Zoo: Clump Scout. Teraz ho má verejnosť v projekte Clump Scout II ďalej spresniť. Dobrovoľníci sa pozerajú na obrázky galaxií, kde algoritmus vyznačil štvorce s predpokladanými zhlukmi, a podľa potreby ich upravujú, odstraňujú alebo pridávajú nové. Algoritmus sa tak učí lepšie odlišovať skutočné hviezdotvorné oblasti od vzdialených hviezd či chýb na snímkach.

Takýto prístup má praktický význam aj pre samotnú astronómiu. Keď sa podarí spoľahlivo určiť, ktoré galaxie zhluky majú, kde sa nachádzajú a ako sa správajú, vedci získajú presnejší obraz o vývoji galaxií a o tom, ako v nich prebieha tvorba hviezd. Zároveň môžu porovnávať dávnejší vesmír s tým dnešným a hľadať stopu po procese, ktorý spôsobil ústup týchto objektov.

Čo sú hviezdotvorné zhluky

Hviezdotvorné zhluky sú jasné oblasti v galaxiách, kde sa sústreďuje veľké množstvo plynu a prachu a kde vznikajú nové hviezdy. V praxi ide o miesta, ktoré môžu výrazne ovplyvniť vzhľad celej galaxie aj jej ďalší vývoj.

V bežnom jazyku si ich možno predstaviť ako zhluky intenzívneho „hviezdneho pôrodného života“. Nie sú to samostatné galaxie, ale vnútorné štruktúry galaxií, ktoré prezrádzajú, kde sa odohráva najrýchlejšia tvorba hviezd.

Prečo ich Euclid vidí lepšie než staršie prístroje

Text zdroja ukazuje porovnanie snímok z Sloan Digital Sky Survey, Hyper Suprime-Cam a Euclidu. Každý ďalší prístroj prináša ostrejšie detaily a umožňuje vidieť zhluky presnejšie než predtým.

To je dôležité, lebo pri vzdialených galaxiách sa jemné štruktúry ľahko strácajú v šume alebo splývajú s okolím. Lepšie rozlíšenie pomáha oddeliť skutočné hviezdotvorné oblasti od náhodných svetelných bodov či od artefaktov snímky.

Prečo sa do toho zapája verejnosť

Pri miliónoch galaxií už nestačí spoliehať sa len na úzku skupinu odborníkov. Dobrovoľníci z projektu citizen science môžu rýchlo poskytnúť množstvo ľudských hodnotení, ktoré sa dajú použiť pri tréningu algoritmov.

Ide o typickú spoluprácu človeka a stroja. Človek stále lepšie rozozná zvláštne prípady a omyly, zatiaľ čo algoritmus sa postupne zlepšuje v triedení veľkého objemu dát. Pre astronomické projekty je to často jediná cesta, ako spracovať údaje v potrebnom rozsahu.

Čo môžu astronómovia z takýchto dát získať

Ak sa podarí zhluky spoľahlivo zmapovať, vedci budú môcť sledovať, v ktorých typoch galaxií sa objavujú a ako sa mení ich poloha či počet. To môže napovedať viac o podmienkach, v ktorých hviezdy vznikajú, a o tom, ako sa galaxie menili počas kozmického času.

Dôležitá je aj časová perspektíva. Keďže clumpy galaxie boli v ranom vesmíre bežnejšie než dnes, ich štúdium môže pomôcť vysvetliť, čo sa v galaxiách zmenilo a prečo tento spôsob hviezdnej tvorby ustúpil.

Čo zostáva otvorené

Zdroj priamo hovorí, že vedci stále nevedia, prečo clumpy galaxie z vesmíru „zmizli“. To je hlavná nezodpovedaná otázka, ktorú má nový projekt pomôcť riešiť.

Otvorené zostáva aj to, do akej miery sa algoritmus po ďalšom tréningu priblíži ľudskému hodnoteniu. Presnosť pri odlišovaní skutočných zhlukov od rušivých objektov bude rozhodujúca pre to, aké spoľahlivé budú výsledné katalógy galaxií.

Dobrovoľníkovi pritom stačí laptop alebo smartfón. Práve jednoduchý prístup má umožniť, aby sa do triedenia dát zapojilo čo najviac ľudí a aby sa z veľkých archívov snímok stali použiteľné vedecké mapy hviezdotvorby v galaxiách.

Zdroj: NASA Breaking News

Pôvodný článok: https://science.nasa.gov/get-involved/citizen-science/help-galaxy-zoo-clump-scout-ii-project/