Одна из величайших загадок астрономии заключается в понимании того, как сверхмассивные черные дыры достигают масс, эквивалентных миллионам или даже миллиардам масс Солнца. Команда ученых считает, что нашла новые зацепки для решения этой проблемы с помощью искусственного интеллекта (ИИ).
Используя модель машинного обучения для обработки данных, собранных прибором Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), астрономы смогли указать на семь многообещающих кандидатов в квазары, которые также демонстрируют эффект гравитационного линзирования — необычное явление, предсказанное теорией относительности Альберта Эйнштейна.
Исследователи предполагают, что эти конфигурации предоставляют уникальную возможность наблюдать сверхмассивные черные дыры в фазе роста и таким образом получить более глубокое понимание их эволюции на протяжении истории Вселенной.
Это исследование было официально опубликовано 22 июля в научном журнале The Astrophysical Journal.
Квазары раскрывают начальную фазу черных дыр
Квазары определяются как чрезвычайно яркие центры определенных галактик, которые питаются сверхмассивными черными дырами, поглощающими огромное количество газа и пыли. В ходе этого процесса питания высвобождается огромное количество энергии, придавая квазарам такую интенсивность свечения, что они могут полностью затмевать галактики, в которых находятся.
По словам Эверета МакАртура, аспиранта по астрономии из Университета штата Огайо и основного автора работы, такие объекты служат записями ранних стадий эволюции этих космических гигантов. Он прокомментировал: «Квазары подобны детским фотографиям сверхмассивной черной дыры. Понимание того, как мы переходим от квазаров к этим огромным черным дырам, действительно важно».
Необычное выравнивание во Вселенной
В исключительных случаях квазар также действует как гравитационная линза. Это происходит, когда мощная гравитация объекта искривляет и усиливает свет, исходящий от еще более далекой галактики, действуя как естественная крупномасштабная линза. Такие выравнивания крайне редки, но они дают решающее преимущество: они позволяют ученым одновременно отслеживать квазар и галактику, чей свет усиливается, помогая восстановить эволюцию как черной дыры, так и самой галактики.
ИИ выявил семь кандидатов
Для локализации этих конкретных систем исследователи проанализировали каталог, содержащий около 800 тысяч квазаров, каталогизированных DESI. Поскольку известно мало примеров квазаров, действующих как гравитационные линзы, команде пришлось разработать симуляции этих явлений для обучения алгоритма ИИ. После обучения модель смогла сузить область поиска примерно до 200 потенциальных случаев. Затем астрономы провели ручной анализ каждого из этих случаев, выбрав семь многообещающих систем.
По мнению исследователей, это открытие почти удваивает количество обнаруженных в сравнительных астрономических исследованиях квазаров такого типа.
Следующий шаг — подтверждение открытий
Семь выявленных кандидатов все еще требуют проверки посредством новых наблюдений. Если они будут подтверждены, они смогут предоставить новый исследовательский инструмент для понимания того, как росли сверхмассивные черные дыры и какое влияние они оказали на формирование и эволюцию галактик на протяжении истории Вселенной. Кроме того, исследование иллюстрирует способность ИИ помогать ученым в поиске крайне редких явлений, скрытых в огромных астрономических массивах данных, таких как те, что генерируются DESI, который отвечает за картирование миллионов галактик и квазаров.