La inteligencia artificial encuentra 56 nuevos candidatos para lentes gravitacionales

Este es un tipo especial de lente gravitacional, llamado anillo de Einstein. Aquí, la gravedad de una galaxia roja luminosa ha distorsionado gravitacionalmente la luz de una galaxia azul mucho más distante, creando un anillo casi completo. Esta imagen de 2011, del Anillo Einstein conocido como LRG 3-757, también conocida como la Herradura Cósmica, se realiza a través del telescopio espacial Hubble. El objeto se consideraba una "rareza" cuando se descubrió por primera vez en 2007. Ahora los astrónomos dicen que han utilizado la inteligencia artificial para descubrir 56 nuevas lentes gravitacionales, con el potencial de encontrar muchas más. Imagen vía ESA / Hubble y NASA / APOD.

Los astrónomos de las universidades de Groningen, Nápoles y Bonn están utilizando inteligencia artificial para buscar lentes gravitacionales raros en enormes montones de observaciones astronómicas del universo. Dicen que el método se basa en:

… El mismo algoritmo de inteligencia artificial que Google, Facebook y Tesla han estado usando en los últimos años.

Los investigadores publicaron su método y 56 nuevos candidatos de lentes gravitacionales en la edición de noviembre de 2017 de la revista revisada por pares Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . Dijeron que usaron las llamadas redes neuronales convolucionales en su búsqueda de lentes gravitacionales. Su declaración explicaba:

Google empleó tales redes neuronales para ganar un partido de Go contra el campeón mundial. Facebook los usa para reconocer lo que está en las imágenes de su línea de tiempo. Y Tesla ha estado desarrollando automóviles autónomos gracias a las redes neuronales.

Sin el uso de inteligencia artificial, la búsqueda de lentes gravitacionales es difícil. Los astrónomos deben ordenar miles de imágenes del universo. Esa es una razón por la cual las lentes gravitacionales son raras. Estos objetos son una predicción de la teoría de la relatividad general de Einstein, que dice que la masa puede doblar la luz. Mira de nuevo la imagen en la parte superior de esta publicación. Parece un anillo alrededor de una galaxia, pero en realidad es una especie de ilusión ... una galaxia masiva frente a una galaxia más distante. La luz de la más distante es doblada por la galaxia que interviene, para formar el anillo. Este efecto de lente gravitacional puede crear múltiples imágenes de galaxias, o puede crear anillos aparentes alrededor de las galaxias, como el de arriba, llamados anillos de Einstein.

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La lente gravitacional es un efecto descrito por la teoría de la relatividad general de Einstein; sucede porque la masa dobla la luz. El campo gravitacional de un objeto masivo se extenderá lejos en el espacio y hará que los rayos de luz que pasan cerca de ese objeto (y, por lo tanto, a través de su campo gravitacional) se doblen y vuelvan a enfocar en otro lugar. Imagen a través de Cfhtlens.org.

Los astrónomos quieren estudiar lentes gravitacionales. Son una ayuda para comprender la materia oscura que se cree que impregna nuestro universo. Sin embargo ... ¿cómo encontrarlos? Buscar lentes gravitacionales entre los miles de millones de galaxias en nuestro universo es minucioso, por decir lo menos.

Es por eso que estos astrónomos trabajaron para entrenar una red neuronal, utilizando millones de imágenes caseras de lentes gravitacionales. Luego se enfrentaron a la red con millones de imágenes de un pequeño parche del cielo. Ese parche tenía una superficie de 255 grados cuadrados. Eso es poco más de medio por ciento del cielo. Su declaración contó lo que sucedió:

Inicialmente, la red neuronal encontró 761 candidatos de lentes gravitacionales. Después de una inspección visual por parte de los astrónomos, la muestra se redujo a 56. Las 56 nuevas lentes aún deben ser confirmadas por telescopios como el Telescopio Espacial Hubble.

Además, la red neuronal redescubrió dos lentes conocidas.

Esta imagen muestra una muestra de las fotos hechas a mano de lentes gravitacionales que los astrónomos usaron para entrenar su red neuronal. Imagen vía Enrico Petrillo / Rijksuniversiteit Groningen / Astronomie.nl.

Desafortunadamente, dijeron los investigadores, su red neutral no vio una tercera lente conocida. Dijeron que era:

… Una lente pequeña y la red neuronal aún no estaba entrenada para ese tamaño.

En el futuro, dijeron los investigadores, quieren entrenar su red neuronal para notar lentes más pequeñas como la que se perdió en el estudio inicial y rechazar lentes falsas. El objetivo final es eliminar por completo la necesidad de cualquier inspección visual.

Carlo Enrico Petrillo, de la Universidad de Groningen, Países Bajos, es el primer autor del nuevo trabajo. Él dijo:

Esta es la primera vez que se utiliza una red neuronal convolucional para encontrar objetos peculiares en un estudio astronómico. Creo que se convertirá en la norma ya que los futuros estudios astronómicos producirán una enorme cantidad de datos que será necesario inspeccionar. No tenemos suficientes astrónomos para hacer frente a esto.

Candidatos de lentes gravitacionales reales, encontrados por el equipo de Petrillo, con la ayuda de la inteligencia artificial. Imagen vía Enrico Petrillo / Rijksuniversiteit Groningen / Astronomie.nl.

En pocas palabras: los astrónomos entrenaron redes neuronales convolucionales, el mismo tipo de inteligencia artificial utilizada por Facebook, Tesla y Google, para buscar lentes gravitacionales. Encontraron 56 candidatos.

Fuente: Búsqueda de lentes gravitacionales fuertes en la Encuesta de grados de Kilo con redes neuronales convolucionales.

Via Astronomie.nl