Są piekielnie szybkie i każdy ma energię stu Słońc. Sztuczna inteligencja potrafi zarejestrować tajemnicze błyski radiowe dotychczas nieuchwytne dla teleskopów. Czy to echa jakiejś odległej kosmicznej katastrofy?

Astronomowie z położonego niedaleko Canberry obserwatorium radiowego Molonglo Uniwersytetu w Sydney wykorzystali algorytmy sztucznej inteligencji do wykrywania szybkich błysków radiowych.

To pierwszy system uczenia maszynowego, który pozwala na w pełni automatyczne rejestrowanie w czasie rzeczywistym rozbłysków. Opracował go Wael Farah, doktorant ze Swinburne University of Technology w Melbourne. System pozwolił naukowcom zarejestrować w Molonglo pięć rozbłysków w czasie rzeczywistym, w tym jeden o niespotykanej dotąd sile. Wyniki zostały opisane w lipcu w „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.

Błysk z archiwum

Czym są szybkie błyski radiowe (FRB – fast radio bursts)?

Te impulsy radiowe, niosące ze sobą potężną ilość energii – tyle co sto Słońc! – to jedno z najbardziej tajemniczych i fascynujących zjawisk w kosmosie. Podróżują przez wszechświat przez miliony lat świetlnych, ale kiedy dotrą do naszych teleskopów, znikają w ciągu ułamków sekundy. O ich istnieniu wiemy dopiero od 12 lat. Pierwszy tego typu sygnał odkryto w 2007 roku przypadkiem przy okazji przeglądania danych archiwalnych radioteleskopu Parkes w Australii. Wtedy okazało się, że sześć lat wcześniej teleskop zarejestrował tajemniczy błysk.

Od tego czasu zarejestrowano ich dziesiątki, ale zwykle po fakcie – na podstawie analizy danych zarejestrowanych przez teleskop, czasami po latach. Błyski radiowe występują bowiem niespodziewanie i zazwyczaj tylko raz, nie można więc było zaplanować „obserwacji” – w cudzysłowie, bo błyski są oczywiście niewidoczne dla naszych oczu.

Przeczesując fale

Wygląda na to, że Ziemia jest bombardowana falami nieznanego pochodzenia… To działa na wyobraźnię. Czy to echa jakiejś kosmicznej katastrofy, której towarzyszy emisja ogromnej energii? Mnożą się koncepty na temat źródeł pochodzenia tajemniczych sygnałów. Oprócz tych dotyczących obcych cywilizacji mamy kilka hipotez naukowych.

Pierwsza mówi, że źródłem błysków jest gwiazda neutronowa. Inna, że kosmiczne kataklizmy, takie jak wybuchy supernowych albo zapadanie się gwiazd neutronowych do czarnych dziur. Jeszcze inne wskazują na teoretyczne obiekty astronomiczne zwane blitzarami.

Algorytm zaprojektowany przez Faraha był w stanie wychwycić FRB spośród milionów innych sygnałów radiowych – tych emitowanych przez smartfony, błyskawice, słońce czy pulsary

Algorytm zaprojektowany przez Faraha był w stanie wychwycić FRB spośród milionów innych sygnałów radiowych – tych emitowanych przez smartfony, błyskawice, słońce czy pulsary. Do tego dostarcza danych niezwykle wysokiej jakości – najlepszej z dotychczasowych. Dzięki temu można bardzo precyzyjnie badać FRB.

– To fascynujące obserwować, że sygnał podróżujący przez wszechświat, który dociera do naszego teleskopu po milionach lat, wykazuje tak złożoną strukturę, pełną szczytów oddzielonych od siebie o zaledwie milisekundy – mówi Farah.

Bijące źródło

Już w 2012 roku zastosowano algorytmy uczenia maszynowego do analizowania danych dotyczących FRB. Badaczom z Breakthrough Listen i z SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence) udało się dzięki sztucznej inteligencji namierzyć 72 nowe szybkie błyski radiowe. Breakthrough Listen to jeden z projektów Breakthrough Initiatives, którego współzałożycielem był Steven Hawking, a którego celem jest ni mniej, ni więcej tylko próba odnalezienia dowodów na istnienie pozaziemskiej cywilizacji.

Dzięki algorytmom SI naukowcy odkryli nowe, wyjątkowe – bo powtarzające się – sygnały FRB. Ich źródło nazwali FRB 121102. W 2016 zarejestrowali kolejnych sześć z tego samego źródła, potem 15 następnych. Astronomowie doszli do wniosku, że pochodzą z niewielkiej galaktyki karłowatej, znacznie mniejszej od naszej, oddalonej o ponad trzy miliardy lat świetlnych od Ziemi.

Ponieważ FRB 121102 jest jedynym znanym powtarzającym się źródłem FRB, badacze z projektu Breakthrough Listen podjęli próbę złapania sygnału „na żywo”. Skierowali na niego radioteleskop Green Bank w USA. Dane rejestrowano przez pięć godzin, zebrano 400 terabajtów informacji. Podczas ich analizy klasycznym algorytmem odkryto, że podczas pierwszej godziny zdarzyło się 21 FRB. Algorytm SI wykrył ich aż 72. W sumie zarejestrowano około 300 sygnałów z tego samego źródła.

– To dopiero początki stosowania nowych, potężnych algorytmów. Mamy nadzieję, że nasz sukces zainspiruje inne zespoły naukowe do stosowania sztucznej inteligencji w radioastronomii – powiedział kierujący projektem Breakthrough Listen Gerry Zhang z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley.

– Ten projekt jest interesujący nie tylko dlatego, że pomoże nam zrozumieć dokładniej fenomen FRB, ale również dlatego, że pokazuje, jak możemy używać algorytmów uczenia maszynowego do wykrywania sygnałów, które umykają klasycznym algorytmom – dodaje astrofizyk dr Andrew Siemion, dyrektor Instytutu Badań SETI w Berkeley.

Skip to content