Jak formowały się w czasie układy gwiezdne
Od dawna uważa się, że gwiazdy najpierw powstają w układach gwiezdnych, w których pozostały materiał w postaci pyłu i gazu powoli zamienia się w planety. Jednak najnowsze dowody sugerują, że planety i gwiazdy tworzą się jednocześnie, co podważa standardowe modeli klasyfikacje ewolucji układów gwiazda-planety. Sugeruje to, że formowanie się prymitywnych planet rozpoczyna się na wcześniejszym etapie, niż sądziliśmy, a ramy czasowe różnych procesów ewolucyjnych różnią się między sobą. Opisanie dokładnych osi czasu wiąże się jednak z kilkoma trudnościami. „Głównym problemem jest fakt, że chociaż formowanie się gwiazd i planet jest procesem szybkim w astronomicznych skalach czasowych, to nadal trwa on kilkaset tysięcy, lub nawet miliony, lat, co zupełnie wykracza poza skalę ludzkiego życia” — wyjaśnia Gábor Marton(odnośnik otworzy się w nowym oknie), badacz z węgierskiego obserwatorium Konkoly oraz koordynator projektu NEMESIS(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Ogarnięcie wzrokiem całego procesu wymaga statystycznie istotnych próbek młodych obiektów gwiezdnych (YSO, ang. young stellar object) na różniących się nieznacznie etapach ewolucji. Pierwszym celem projektu NEMESIS, czyli partnerstwa pomiędzy Obserwatorium Konkoly a Węgierską Siecią Badawczą, Uniwersytetem Genewskim(odnośnik otworzy się w nowym oknie) i Uniwersytetem Wiedeńskim(odnośnik otworzy się w nowym oknie), było zbudowanie panchromatycznego katalogu YSO, obejmujące obserwacje dla zakresu długości fal w całym spektrum elektromagnetycznym. Kolejną ważną przeszkodą jest fakt, że w tych wczesnych stadiach ewolucyjnych zakres widma, w którym YSO emitują najwięcej energii, zmienia się, co utrudnia ich identyfikację. Standardowa klasyfikacja opiera się na podczerwieni, co może być mylące. Dlatego też zespół projektu NEMESIS próbował opracować bardziej precyzyjną metodę klasyfikacji.
Tworzenie zbioru danych panchromatycznych
Nowy zbiór danych panchromatycznych stanowi najbardziej kompletną kolekcję YSO, jaką kiedykolwiek stworzono, i pomaga ujawnić etapy ich ewolucji, od protogwiazd do młodych gwiazd. Zadanie okazało się tak złożone, że bazę danych podzielono na dwie części. Pierwsza część zbioru skupiła się tylko na jednym regionie gwiazdotwórczym, kompleksie gwiazdotwórczym Oriona (OSFC, ang. Orion star formation complex) — największej kolebce gwiazd w okolicy Słońca. Zespół stworzył bardzo szczegółową bazę danych na temat parametrów gwiezdnych, w tym temperatury, masy, prędkości rotacji i prędkości, z jakimi gwiazdy poruszają się w porównaniu do Ziemi. „To wszystko jest przydatne dla zrozumienia warunków fizycznych panujących w młodych gwiazdach i ich środowisku” — mówi współbadacz, Marc Audard, starszy wykładowca i pracownik naukowy na Uniwersytecie Genewskim. Aby to osiągnąć, zespół wykorzystał uczenie maszynowe (ML) do przeszukania publikacji akademickich z ostatnich 30 lat, zawężając wybór ze 118 000 początkowych pozycji do około 1200 artykułów. Drugą częścią jest kolekcja całego nieba zawierająca ponad 3 miliony kandydatów na YSO. Zespół wykorzystał różne techniki ML i wizji komputerowej, aby uzupełnić historyczne zbiory o nowe dane. „Osiągnięte czystość i kompletność końcowego katalogu pozwoli nam, jak i społeczności, wykorzystywać go w przyszłości jako punkt odniesienia. Jest on też wyjątkowo cenny dla badań wykorzystujących ML” — mówi Audard.
Nowe rozumienie formowania się gwiazd
Projekt przyczynił się do lepszego zrozumienia formowania się gwiazd na wielu różnych poziomach, głównie poprzez zademonstrowanie potencjału ML / sztucznej inteligencji w tej dziedzinie do wydobycia większej ilości informacji z istniejących danych. „Dzięki projektowi NEMESIS udało nam się rozpocząć znacznie większy temat; w trakcie jego trwania cały czas odkrywaliśmy nowe aspekty i mieliśmy nowe pomysły” — zauważa Marton. „Opracowane narzędzia są wykorzystywane przez studentów, nasze metody zafascynowały naszych kolegów i jeszcze nigdy nie byliśmy tak entuzjastyczni”.
