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“深度學習”可能會給超新星爆炸和我們的宇宙起源帶來新的曙光

桑間濮上網2025-12-10 00:41:24【探索】6人已圍觀

簡介藝術家對超新星爆炸的印象。(圖片來源:uux.cn/M. Weiss/NASA/CXC via Getty Images)神秘的地球uux.cn）據美國太空網羅伯特·李）：天文學家轉向深度學習來模擬大

藝術家對超新星爆炸的印象。(圖片來源:uux.cn/M. Weiss/NASA/CXC via Getty Images)
（神秘的超新地球uux.cn）據美國太空網（羅伯特·李）：天文學家轉向深度學習來模擬大質量恒星死亡時發生的宇宙爆炸，以提高他們對星系形成和演化的星爆理解。
研究人員說，炸和對超新星難以模擬的宇宙方面進行更精確的建模，可能會揭示生命所需的起源化學元素是如何在宇宙中分散的。
這項新的新的曙發展是由東京大學天文學家Keiya Hirashima領導的團隊的工作，他的深度學習靈感來自于首次將深度學習應用于一項名為黑客馬拉松的活動，深度學習可以幫助計算機識別各種數據集的超新模式。
“天氣是星爆一個非常復雜的現象，但最終，炸和它歸結為流體動力學計算，宇宙”平島在一份聲明中說。起源“所以，新的曙我想知道我們是深度學習否可以修改用于天氣預報的深度學習模型，并將其應用于另一個流體系統，但這個系統存在于更大的規模上，我們無法直接進入——我的研究領域，超新星爆炸?！?br>超新星如何將幾代恒星聯系在一起
在它們的生命中，恒星通過核聚變在內核中鍛造化學元素，核聚變將較輕元素的原子撞在一起，產生較重的元素，質量差作為能量釋放出來，使恒星發光。恒星的質量越大，它所能鍛造的元素就越重——但是所有的星體都有其極限。
當一顆恒星不再能夠鍛造后來更重的元素時，核聚變就停止了，結果，數百萬或數十億年來保護恒星免受自身重力向內擠壓的向外壓力也停止了。隨著恒星內核的坍縮，外層在一次稱為超新星的大爆炸中向外拋出。這將恒星一生中制造的豐富元素擴散到了深空。
這種物質最終會進入下一代恒星和圍繞它們運行的行星。最終，這種恒星物質被整合到那些世界上發生進化的任何生命形式中——例如，人類。這意味著超新星對破譯我們的起源故事至關重要。
超新星如此強大，以至于它們對周圍的星系也有巨大的影響，這意味著它們是除化學富集之外的星系進化方面的關鍵角色。因此，了解超新星的行為是了解星系如何隨時間變化的關鍵。
“問題是計算超新星爆炸的方式需要時間。目前，許多長時間跨度的星系模型通過假設超新星以完美的球形方式爆炸來簡化事情，因為這相對容易計算，”Hirashima說?！叭欢?，在現實中，它們是相當不對稱的。形成爆炸邊界的物質外殼的某些區域比其他區域更復雜。”
深度學習的應用幫助科學家們確定了爆炸的哪些部分在模擬過程中需要更多的關注，哪些需要更少的關注。這確保了最佳精度，同時也減少了計算所需的總時間。
“這種劃分問題的方式被稱為哈密頓分裂，”平島補充道?！拔覀兊男履Ｐ?D-MIM可以將計算10萬年超新星演化的計算步驟減少99%。因此，我認為我們也將真正幫助減少瓶頸?！?br>這聽起來可能很簡單，但深度學習需要深度訓練，為了訓練系統，團隊必須運行數百次模擬，這需要數百萬小時的計算機時間。巨大的努力是值得的，該團隊現在希望用于創建3D-MIM的方法可以應用于影響星系演化的其他天體物理現象。這包括稱為星爆區的大型星系恒星形成區的誕生。
該團隊已經將3D-MIM應用于恒星生命的結束，現在也可以將相同的模型應用于它們生命的開始，從而更好地模擬恒星的誕生。
該團隊的研究于上月在線發表在《皇家天文學會月報》雜志上。

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