FADO – et banebrydende værktøj til at rekonstruere galaksernes historie

FADO er et nyt analyseværktøj udviklet af Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) astronomer Jean Michel Gomes og Polychronis Papaderos, som bruger lys udsendt af både stjerner og ioniseret gas i en galakse til at rekonstruere sin dannelseshistorie ved hjælp af genetiske algoritmer. Dette værktøj blev præsenteret i en nylig artikel, accepteret til publicering i tidsskriftet Astronomi og astrofysik .

"Fado" stammer fra det latinske "Fatum", "som betyder skæbne eller skæbne, og det er en hyldest til Portugals immaterielle kulturarvstype af musik af samme navn. Hver galakse har en fado - en fortælling om dens biografi siden fødslen af ​​dens første stjerner. Denne skæbne er skrevet i dets elektromagnetiske spektrum, som indeholder fossile optegnelser af flere stjernepopulationer, der er dannet over flere milliarder år, samt den gas, som disse stjerner ioniserer med deres stråling.

At tyde stjernedannelseshistorien for en galakse fra dens spektrum er en af ​​de mest udfordrende opgaver inden for astronomi. Et innovativt og karakteristisk træk ved FADO er brugen af ​​genetiske algoritmer, som simulerer galakseudvikling som en levende organismes udvikling. Det virker ved at "avle" flere genetiske tråde til en galakse, hver defineret af et sæt parametre (svarende til den genetiske kode i DNA), som udvikler sig gennem udveksling af "kromosomer, "mutationer og selektionseffekter, indtil en befolkning, der matcher galaksens observerede stjerner og gasudledning, er nået.

Jean Michel Gomes (IA &University of Porto) siger, "FADO er den første spektrale modelleringskode, der anvender genetisk differentiel evolution optimering i kombination med kunstig intelligens algoritmer. Dette resulterer i vigtige forbedringer i beregningseffektivitet og nøjagtighed, som stjernedannelseshistorien for galakser kan rekonstrueres til."

Tidligere computermodeller udviklet til dette formål lider under alvorlige usikkerheder, dels fordi de kun tager højde for lyset fra stjerner. Imidlertid, bidraget fra ioniseret gas kan tilføje op til 50 procent af alt udsendt lys i en galakse.

Forsker Polychronis Papaderos siger, "FADO er den første kode af sin type, der samtidig modellerer stjernegas og ioniserede gasemissioner i galakser. Den integrerer også fysiske forskrifter, som sikrer, at stjernedannelseshistorien beregnet for en galakse konsekvent reproducerer dens observerede ioniserede gasemission. Denne i øjeblikket unikke selvkonsistens koncept, i forbindelse med det innovative matematiske grundlag for FADO vil give os mulighed for at få ny skarp indsigt i galaksedannelsens historie."

FADOs unikke fysiske og matematiske koncept giver stor gevinst i beregningseffektivitet, gør udforskningen af ​​millioner af galaksers stjernedannelseshistorie til en overkommelig opgave.

FADO vil være et væsentligt analyseværktøj til brug med nye generationers instrumenter som MOONS, skal installeres i VLT (ESO). "MOONS bliver bygget under koordinering af IA, og omfatter et væsentligt videnskabeligt og teknisk bidrag fra det portugisiske hold. FADO vil enormt forbedre vores evne til at udnytte de avancerede observationer, MOONS vil gøre fra 2019 og frem, udtaler IA's koordinator, José Afonso.