Последние исследования и наблюдения выявили, что некоторые белые карлики покрыты следами тяжёлых элементов. Это указывает на возможность того, что эти звёзды уничтожили и поглотили планеты в своей орбите. Белые карлики столь ценны для изучения, сколь же и трудны в обнаружении.
Чтобы отыскать подобные звёзды, астрономам до сих пор приходилось вручную просматривать большие объёмы данных с различных космических миссий и затем проводить дополнительные наблюдения для проверки своих предположений.
Команда Малии Као из Техасского университета в Остине с помощью метода mainfold learning ускорила выявление загрязненных белых карликов. Применение алгоритма к данным миссии Gaia Европейского космического агентства (ESA) позволило достичь 99-процентной точности, определив более 300 за короткий период времени.
Белые карлики, уничтожающие планеты
Белые карлики — финальная стадия жизни звёзд средней массы, подобных Солнцу. После исчерпания водорода звезда начинает синтезировать гелий, превращаясь в красного гиганта. В этот период звезда выбрасывает наружу внешние слои под воздействием сильного звездного ветра, формируя планетарную туманность. Остается раскалённое плотное ядро звезды — белый карлик, состоящий преимущественно из углерода и кислорода.
В фазу красного гиганта ближайшие планеты могут быть поглощены или уничтожены. После формирования белого карлика возможно дестабилизация планет и других небесных тел из-за близости к нему. Приливные силы могут раздробить эти тела, а материал выпадет на поверхность белого карлика.
Новые исследования белых карликов выявили на их поверхности тяжелые элементы – кальций, железо и магний. Такие элементы не должны находиться на поверхностях белых карликов из-за высокой плотности, которая должна заставлять их быстро уходить под поверхность. Наличие этих элементов свидетельствует о том, что белый карлик недавно поглотил материал от соседних небесных тел, например планет или астероидов.
Почему мы заинтересованы в их изучении?
Изучение загрязненных белых карликов астрономами важно, потому что дает возможность понять состав внутренних частей планет за пределами нашей Солнечной системы. Поглощение белого карлика материала разрушенных планет или астероидов позволяет ученым анализировать внутренние компоненты планет, что невозможно с помощью существующих технологий прямого наблюдения за внесолнечными планетами.
Кит Хокинс, астроном из Техасского университета в Остине и соавтор исследования, отметил: «Изучение загрязненных белых карликов — единственный достоверный способ узнать состав планет за пределами Солнечной системы». Понимание этого состава имеет решающее значение не только для познания химии, но и для формирования и эволюции планет в других звездных системах.
Нам важно изучить судьбу нашей Солнечной системы, так как и наше Солнце преобразуется в белого карлика.
Обнаружение загрязненных белых карликов – сложная задача. Доказательства наличия тяжелых металлов в их атмосферах бывает трудно найти. Астрономы должны обнаружить эти звезды в короткий промежуток времени: из-за высокой плотности белые карлики быстро опускают тяжелые элементы под поверхность, что делает обнаружение возможным лишь на ограниченный срок.
ИИ на основе данных Gaia
Астрономы могут находить такие звезды, анализируя данные астрономических обзоров, но этот процесс занимает много времени. Команда опробовала более быстрый способ с помощью ИИ на данных миссии Gaia.
Gaia выполняет один из крупнейших спектроскопических обзоров белых карликов, но размытые данные не позволяют провести полноценное исследование.
Для обнаружения этих скрытых звезд команда применила метод многомерного обучения искусственного интеллекта. С его помощью алгоритм выявляет общие черты в массиве данных и объединяет схожие элементы в упрощенный визуальный граф. После этого исследователи анализируют этот граф и определяют, какие группы подлежат более глубокому изучению.
Астрономы разработали алгоритм для классификации более 100 тысяч возможных белых карликов. Из них группа из 375 звезд показалась многообещающей, так как обладала ключевой характеристикой — наличием тяжелых металлов в атмосфере. Впоследствии наблюдения с помощью телескопа Хобби-Эберли в обсерватории Макдональд Техасского университета подтвердили предположения астрономов. Као сказал:
Наш метод сможет увеличить количество известных загрязненных белых карликов в десять раз, что даст возможность глубже изучить разнообразие и геологию планет за пределами Солнечной системы. Если наша планета уникальна среди планетных систем, то может быть уникальна и ее способность поддерживать жизнь.
В журнале «Астрофизический Журнал» опубликовано исследование. .