人工智能发现第一批恒星并不孤单

通过使用机器学习和最先进的超新星核合成，一组研究人员发现宇宙中大多数观测到的第二代恒星都被多颗超新星丰富，《天体物理学杂志》上的一项新研究报告说。

核天体物理学研究表明，宇宙中包括碳和比碳更重的元素都是在恒星中产生的。但是第一颗恒星，也就是大爆炸后不久诞生的恒星，并不包含如此重的元素，天文学家称之为“金属”。下一代恒星只包含少量第一批恒星产生的重元素。要了解婴儿期的宇宙，需要研究人员研究这些贫金属恒星。

幸运的是，这些第二代贫金属恒星在我们的银河系中被观测到，并且已经由 Kavli 宇宙物理和数学研究所 (Kavli IPMU) 的附属成员团队进行了研究，以接近物理宇宙中第一颗恒星的特性。

该团队由Kavli IPMU访问副科学家和东京大学智能物理研究所助理教授Tilman Hartwig领导，包括访问副科学家和日本国家天文台助理教授Miho Ishigaki，访问高级科学家和赫特福德大学教授Chiaki Kobayashi ，访问高级科学家和日本国家天文台教授 Nozomu Tominaga，以及访问高级科学家和东京大学名誉教授 Ken'ichi Nomoto，使用人工智能分析了迄今为止观察到的 450 多颗极度贫金属恒星的元素丰度。基于在理论超新星核合成模型上训练的新开发的监督机器学习算法，

该团队的结果基于对第一批恒星的多样性的观察给出了第一个定量约束。

“到目前为止，第一批恒星的多重性只能通过数值模拟进行预测，直到现在还没有办法通过观测来检验理论预测，”主要作者哈特维格说。“我们的结果表明，大多数第一批恒星都是在小星团中形成的，因此它们的多个超新星可以为早期星际介质的金属富集做出贡献，”他说。

“我们的新算法提供了一个很好的工具来解释我们将在未来十年从世界各地正在进行的和未来的天文调查中获得的大数据”，同时也是 Leverhulme 研究员的小林说。

“目前，老恒星的可用数据只是太阳邻域内的冰山一角。Prime Focus 光谱仪是斯巴鲁望远镜上的尖端多目标光谱仪，由 Kavli IPMU 领导的国际合作开发，是在远离太阳附近的银河系外围区域发现古代恒星的最佳仪器。” ，石垣岛说。

这项研究中发明的新算法为充分利用 Prime Focus 摄谱仪发现的贫金属恒星中的各种化学指纹打开了大门。

“第一颗恒星的理论告诉我们，第一颗恒星的质量应该比太阳大。自然的期望是第一颗恒星诞生在质量比太阳大数百万倍的气体云中。然而，我们的新发现强烈表明，第一颗恒星并不是单独诞生的，而是作为星团、双星或多星系统的一部分形成的。这也意味着我们可以期待大爆炸后不久来自第一颗双星的引力波，这可以在未来的太空或月球任务中被探测到，”小林说。

Hartwig 已在 https://gitlab.com/thartwig/emu-c 上公开提供本研究中开发的代码。

他们研究的细节发表在 3 月 22 日的《天体物理学杂志》上。

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