Astronomer producerer det største 3D-katalog over galakser

Et hold af astronomer ved University of Hawaiʻi ved Manoa Institute for Astronomy (IfA) har produceret verdens største tredimensionelle astronomiske billedkatalog over stjerner, galakser og kvasarer. Holdet brugte data fra UH's Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System eller Pan-STARRS1 (PS1) på Haleakalā. PS1 3π-undersøgelsen er verdens største dybe flerfarvede optiske undersøgelse, spænder over tre fjerdedele af himlen. IfA-astronomer anvendte nye beregningsværktøjer til kataloget, at dechifrere hvilke af de 3 milliarder objekter der er stjerner, galakser eller kvasarer. For galakserne, softwaren udledte også estimater af deres afstande.

Det resulterende 3D-katalog er nu tilgængeligt som et videnskabeligt produkt på højt niveau gennem Mikulski Archive for Space Telescopes. Den er cirka 300 GB i størrelse, og videnskabsbrugere kan forespørge i kataloget gennem MAST CasJobs SQL-grænsefladen, eller download hele samlingen som en computerlæsbar tabel.

Oprettelse af et 3D-katalog

Astronomer tog offentligt tilgængelige spektroskopiske målinger, der giver definitive objektklassifikationer og afstande, og fodrede dem til en kunstig intelligens-algoritme. AI-processen var nøglen til at hjælpe holdet med at finde ud af, hvordan man nøjagtigt kan bestemme de samme egenskaber ud fra forskellige mål for objekternes farver og størrelser. Denne AI eller Machine Learning tilgang med et "feedforward neuralt netværk" opnåede en samlet klassificeringsnøjagtighed på 98,1% for galakser, 97,8 % for stjerner og 96,6 % for kvasarer. Galaxy distance estimater er nøjagtige til næsten 3%.

Hovedstudieforfatter Robert Beck, en tidligere kosmologisk postdoc ved IfA, beskrev processen. "Ved at bruge en state-of-the-art optimeringsalgoritme, vi udnyttede det spektroskopiske træningssæt med næsten 4 millioner lyskilder til at lære det neurale netværk at forudsige kildetyper og galakseafstande, samtidig med at der korrigeres for lysudryddelse af støv i Mælkevejen."

Tidligere, det største kort over universet blev skabt af Sloan Digital Sky Survey (SDSS), som kun dækker en tredjedel af himlen. Det nye katalog fordobler det undersøgte areal, har større statistik, og indeholder specifikke områder, som SDSS savnede.

IfA astronom og medforfatter på undersøgelsen, István Szapudi, bemærkede, at "allerede, en foreløbig version af dette katalog, dækker et meget mindre område, lettet opdagelsen af ​​det største tomrum i universet, den mulige årsag til det kolde sted. Den nye, mere præcis, og et større fotometrisk rødforskydningskatalog vil være udgangspunktet for mange fremtidige opdagelser."

"Dette smukke kort over universet giver et eksempel på, hvordan kraften i Pan-STARRS store datasæt kan multipliceres med kunstig intelligens-teknikker og komplementære observationer, " forklarede Pan-STARRS direktør og IfA Associate Astronomer, Ken Chambers. "I takt med at Pan-STARRS indsamler flere og flere data, vi vil bruge maskinlæring til at udtrække endnu mere information om objekter nær Jorden, vores solsystem, vores galakse og vores univers."