通過使用機器學(xué)習(xí)和最先進的超新星核合成，一組研究人員發(fā)現(xiàn)宇宙中大多數(shù)觀測到的第二代恒星都富含多顆超新星。他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上。

核天體物理學(xué)研究表明，恒星中產(chǎn)生的元素包括宇宙中比碳重的元素。但是第一批恒星，即大爆炸后不久誕生的恒星，并不含有這種重元素，天文學(xué)家稱之為“金屬”。下一代恒星只含有第一批恒星產(chǎn)生的少量重元素。為了了解處于起步階段的宇宙，需要研究人員研究這些貧金屬恒星。

幸運的是，這些第二代貧金屬恒星在我們的銀河系中被觀測到，并且已經(jīng)由Kavli宇宙物理與數(shù)學(xué)研究所(Kavli IPMU)的附屬成員團隊進行了研究，以接近宇宙中第一批恒星的物理特性。

(資料圖片)

該團隊由Kavli IPMU訪問副科學(xué)家和東京大學(xué)智能物理研究所助理教授Tilman Hartwig領(lǐng)導(dǎo)，包括訪問副科學(xué)家和國家天文臺助理教授Miho Ishigaki，訪問高級科學(xué)家和赫特福德大學(xué)教授Chiaki Kobayashi，訪問高級科學(xué)家和國家天文臺Nozomu Tominaga教授， 客座資深科學(xué)家、東京大學(xué)名譽教授野本健一(Ken"ichi Nomoto)使用人工智能分析了迄今為止觀測到的450多顆極度貧金屬恒星的元素豐度。

基于在理論超新星核合成模型上訓(xùn)練的新開發(fā)的監(jiān)督機器學(xué)習(xí)算法，他們發(fā)現(xiàn)68%的觀測到的極貧金屬恒星具有與先前多顆超新星富集一致的化學(xué)指紋。

該團隊的結(jié)果給出了第一個基于對第一批恒星多樣性的觀測的定量約束。

“到目前為止，第一批恒星的多樣性只能通過數(shù)值模擬預(yù)測，直到現(xiàn)在還沒有辦法對理論預(yù)測進行觀測檢查，”主要作者Hartwig說?！拔覀兊难芯拷Y(jié)果表明，大多數(shù)第一批恒星都是在小星團中形成的，因此它們的超新星倍數(shù)可以為早期星際介質(zhì)的金屬富集做出貢獻，”他說。

“我們的新算法提供了一個極好的工具來解釋未來十年我們將從世界各地正在進行的和未來的天文調(diào)查中獲得的大數(shù)據(jù)，”Leverhulme研究員Kobayashi說。

“目前，老恒星的可用數(shù)據(jù)只是太陽社區(qū)內(nèi)的冰山一角。Prime Focus Spectrograph是由Kavli IPMU領(lǐng)導(dǎo)的國際合作開發(fā)的斯巴魯望遠(yuǎn)鏡上的尖端多目標(biāo)光譜儀，是在銀河系外圍發(fā)現(xiàn)古代恒星的最佳儀器，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了太陽社區(qū)，“石垣說。

這項研究中發(fā)明的新算法為充分利用Prime Focus Spectrograph發(fā)現(xiàn)的貧金屬恒星中的各種化學(xué)指紋打開了大門。

“第一顆恒星的理論告訴我們，第一顆恒星應(yīng)該比太陽更大。自然的預(yù)期是，第一顆恒星誕生于質(zhì)量比太陽大百萬倍的氣體云中。然而，我們的新發(fā)現(xiàn)強烈表明，第一批恒星不是單獨誕生的，而是作為星團或雙星或多星系統(tǒng)的一部分形成的。這也意味著我們可以期待大爆炸后不久來自第一顆雙星的引力波，這可能會在太空或月球上探測到未來的任務(wù)，“小林說。