Hubble: Investigadores descubren cientos de anomalías cósmicas con ayuda de IA
Seis objetos astrofísicos desconocidos, extraños y fascinantes se muestran en esta nueva imagen del Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA. Estos fueron descubiertos por investigadores de la Agencia Espacial Europea mediante un nuevo método asistido por IA. La herramienta de IA les permitió buscar en casi 100 millones de recortes de imágenes y descubrir objetos anómalos, incluyendo lentes gravitacionales, galaxias medusas con tentáculos gaseosos, galaxias en fusión e interacción, galaxias con anillos y arcos, y más. Esta colección presenta seis galaxias, mostrando un corte transversal de los descubrimientos con algunos de los ejemplos más llamativos: tres lentes con arcos distorsionados por la gravedad, una fusión galáctica, una galaxia en anillo y una galaxia —no solo en los resultados— que desafió la clasificación. Para detectar objetos anómalos como estos seis, los investigadores desarrollaron una herramienta de IA capaz de buscar y reconocer patrones en imágenes, y la entrenaron con ejemplos de tipos de objetos inusuales que querían encontrar. Luego, en tan solo un par de días, utilizaron su algoritmo para examinar todo el conjunto de datos del archivo del Hubble en busca de más objetos anómalos. El resultado fue una clasificación de las imágenes que contenían objetos con mayor probabilidad de ser anómalos. Tras inspeccionar los resultados con su herramienta de IA, el equipo confirmó casi 1400 anomalías, de las cuales más de 800 eran desconocidas previamente. Con conjuntos de datos aún mayores en camino, provenientes de misiones como Euclid de la ESA, se espera que herramientas de IA como esta puedan ayudar a los astrónomos a optimizar sus observaciones. Lea más sobre esta nueva investigación aquí. [Descripción de la imagen: Un collage de seis imágenes que muestra diferentes tipos de objetos astrofísicos "anómalos". Se trata de galaxias con formas inusuales, entre ellas una galaxia en forma de anillo, una galaxia bipolar, un grupo de galaxias en fusión y tres galaxias con arcos deformados creados por lentes gravitacionales].
Fuente ESA/HUBBLE
Un equipo de astrónomos ha utilizado un nuevo método asistido por IA para buscar objetos astronómicos raros en el Archivo Legado del Hubble. El equipo examinó casi 100 millones de recortes de imágenes en tan solo dos días y medio, descubriendo casi 1400 objetos anómalos, más de 800 de los cuales nunca antes se habían documentado.
Los objetos raros y anómalos, como las galaxias en colisión, las lentes gravitacionales y las galaxias en anillo, son de inmenso interés científico, pero son difíciles de encontrar en la creciente cantidad de datos de telescopios como el Telescopio Espacial Hubble. Cada vez más, los astrónomos se preguntan cómo encontrar una aguja cósmica en un pajar del tamaño del Universo.
Recientemente, los investigadores David O’Ryan y Pablo Gómez, de la Agencia Espacial Europea, desarrollaron una herramienta de IA que les permite inspeccionar millones de imágenes astronómicas en una fracción del tiempo que le tomaría a un humano. El equipo entrenó su herramienta y demostró sus capacidades utilizando el Archivo Legado del Hubble, que contiene decenas de miles de conjuntos de datos que abarcan la larga vida del Hubble.
“Las observaciones de archivo del Telescopio Espacial Hubble se remontan a 35 años atrás, lo que proporciona un tesoro de datos en el que podrían encontrarse anomalías astrofísicas”, afirma David O’Ryan, autor principal del artículo de investigación publicado en la revista Astronomy & Astrophysics.
Las anomalías astrofísicas suelen descubrirse cuando los científicos buscan manualmente objetos fuera de lo normal o los encuentran por casualidad. Si bien los científicos cualificados destacan en la detección de anomalías cósmicas, existen demasiados datos del Hubble como para que los expertos los analicen manualmente con el nivel de detalle necesario.
Los proyectos de ciencia ciudadana, que involucran a personas no científicas para colaborar en tareas como la clasificación de galaxias, ofrecen otra forma de analizar minuciosamente la enorme cantidad de datos disponibles. Si bien los grupos de ciencia ciudadana amplían enormemente la cantidad de datos que se pueden inspeccionar, aún no son comparables con archivos extensos como el del Hubble ni con los conjuntos de datos de telescopios que exploran el cielo, como el telescopio espacial Euclid de la ESA.
Ahora, este nuevo trabajo de O’Ryan y Gómez lleva la búsqueda a un nivel completamente nuevo. El equipo desarrolló una red neuronal, una herramienta de IA que utiliza computadoras para procesar datos y buscar patrones de una manera inspirada en el cerebro humano. Su red neuronal, a la que llamaron AnomalyMatch, está entrenada para buscar y reconocer objetos raros como galaxias medusas y arcos gravitacionales.
El equipo utilizó AnomalyMatch para buscar en casi 100 millones de recortes de imágenes del Archivo Legado del Hubble, lo que marca la primera vez que se busca sistemáticamente anomalías astrofísicas en el archivo. En tan solo dos días y medio, AnomalyMatch completó su búsqueda en el archivo y devolvió una lista de posibles anomalías.
Dado que el proceso de rastreo de objetos raros aún requiere una mirada experta, O’Ryan y Gómez inspeccionaron personalmente las fuentes que su algoritmo calificó como las más probables de ser anómalas. De estas, más de 1300 eran anomalías reales, más de 800 de las cuales nunca se habían documentado en la literatura científica.
La mayoría de las anomalías eran galaxias en proceso de fusión o interacción, que adquirían formas inusuales o dejaban largas colas de estrellas y gas. Muchas otras eran lentes gravitacionales, en las que la gravedad de una galaxia en primer plano curva el espacio-tiempo y deforma la luz de una galaxia distante en el fondo formando un círculo o arco. El equipo también descubrió ejemplos de varios otros objetos raros, como galaxias con enormes cúmulos de estrellas, galaxias medusa con tentáculos gaseosos y discos de formación planetaria vistos de canto, lo que les confiere una apariencia similar a una hamburguesa o una mariposa. Quizás lo más intrigante de todo fue que había varias docenas de objetos que desafiaban cualquier clasificación.
“Este es un uso fantástico de la IA para maximizar la producción científica del archivo del Hubble”, afirma Pablo Gómez, coautor del estudio. “Encontrar tantos objetos anómalos en los datos del Hubble, donde cabría esperar que ya se hubieran encontrado muchos, es un gran resultado. También demuestra la utilidad de esta herramienta para otros grandes conjuntos de datos”.
El Hubble ha generado solo uno de los muchos grandes archivos de datos en astronomía, y hay más en el horizonte. Las nuevas instalaciones que devolverán una enorme cantidad de datos incluyen Euclid, que comenzó su estudio de miles de millones de galaxias en un tercio del cielo nocturno en 2023, el Observatorio Vera C. Rubin de la NSF-DOE, que pronto comenzará su Estudio Legado del Espacio y el Tiempo de 10 años y recopilará más de 50 petabytes de imágenes, y el Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA, al que la ESA contribuye como Misión de Oportunidad, cuyo lanzamiento está programado a más tardar en mayo de 2027. Las herramientas de IA como AnomalyMatch pueden ayudar a los astrónomos a gestionar el diluvio de datos entrantes y descubrir nuevos ejemplos de objetos raros e inusuales, y tal vez incluso cosas nunca antes vistas en el Universo.
