La formación de estrellas en las galaxias tiene lugar en filamentos compuestos por gas (principalmente hidrógeno) y pequeñas partículas sólidas llamadas polvo interestelar compuestas principalmente por carbono. Según dónde se encuentren estos filamentos y sus propiedades físicas (densidad, temperatura), pueden ser difíciles de detectar en los datos. En particular, los filamentos de baja densidad (La densidad o densidad relativa de un cuerpo es la relación entre su densidad y la…) o los filamentos ubicados en zonas de emisión muy fuerte generalmente no son detectados.
En un enfoque innovador e interdisciplinario (Un trabajo interdisciplinario integra conceptos de diferentes disciplinas.), un equipo que incluye algunos laboratorios del CNRS (El Centro Nacional de Investigaciones Científicas, más conocido por sus siglas CNRS, es el más grande…) está involucrado, probado el interés del aprendizaje automático supervisado en un intento de detectar los filamentos situados en el plano de nuestra Galaxia (Galaxies es una revista francesa trimestral dedicada a la ciencia ficción. Con…). Este enfoque se basa en los resultados existentes de detección de filamentos del método de extracción clásico. Los filamentos extraídos se utilizan para entrenar redes convolucionales tipo Unet y Unet++. El modelo entrenado aprende a reconocer los filamentos y luego nos permite crear una imagen del plano galáctico en el que cada píxel (el píxel, a menudo abreviado px, es una unidad de área que nos permite medir un…) está representado por su probabilidad (La probabilidad (del latín probabilitas) es una evaluación del carácter probable de un…) (entre 0 y 1) de pertenecer a la clase «filamento» aprendida.
Ejemplo sobre una zona del Plan Galáctico de la síntesis del resultado obtenido.
La imagen superior izquierda muestra la zona de visión (La vista es el sentido que nos permite observar y analizar el entorno a través de la recepción y…) en emisión en el infrarrojo cercano (La radiación infrarroja (IR) es radiación electromagnética de una longitud de onda. ..) (banda K, sondeo (Un sondeo puede designar una técnica de exploración local de un determinado medio. Un…) 2MASS). Este dato (En tecnología de la información (TI), dato es una descripción elemental, a menudo…) no se utilizó para el aprendizaje (El aprendizaje es la adquisición de conocimientos, c ‘es decir el proceso…) pero sirve aquí para la validación empírica del resultado obtenido gracias al aprendizaje supervisado y la segmentación (En general, la palabra segmentación designa la acción de segmentar, el hecho de segmentar…) (imagen inferior izquierda). Esta imagen muestra el mapa de probabilidad, para un píxel, de pertenecer a la clase «filamento», estructura que buscábamos identificar a partir del aprendizaje.
La imagen superior derecha muestra los datos utilizados para este estudio, mostrando la distribución de la densidad de la columna (cantidad de materia (Materia es la sustancia que compone cualquier cuerpo que tiene una realidad tangible. Es…) en el avistamiento de la fila) obtenida a través de datos satelitales (Satélite puede referirse a:) Herschel Spatial Infrared. Los cuadrados negros muestran las zonas saturadas sobre las que no se puede obtener la información física (Física (del griego φυσις, naturaleza) es etimológicamente la…).
La imagen inferior derecha muestra filamentos conocidos antes de nuestro estudio, cuyas estructuras se utilizaron como máscaras para el aprendizaje supervisado utilizando redes convolucionales Unet y Unet++.
© Zavagno & al. AUTOMÓVIL CLUB BRITÁNICO
Los resultados del enfoque de aprendizaje muestran que este método permite detectar filamentos que no fueron identificados previamente por los métodos de detección utilizados habitualmente. Los nuevos filamentos se detectan y pueden confirmarse gracias a un enfoque empírico que utiliza datos disponibles en otras longitudes de onda (Una onda es la propagación de una perturbación que produce una variación en su trayectoria…) que, por el ‘instante (El instante designa el más pequeño elemento constitutivo del tiempo. El instante no es…), no se utilizan en el aprendizaje. El objeto de este proyecto (Un proyecto es un compromiso irreversible de resultado incierto, no reproducible a…) titulado BigSF y financiado por la misión para iniciativas transversales e interdisciplinares (MITI) del CNRS es estudiar la formación de estrellas en nuestra Galaxia (Una galaxia es, en cosmología, un conjunto de estrellas, gas, polvo y…) combinando la gran masa (El término masa se usa para designar dos cantidades unidas a una…) de datos disponibles y automática aprendizaje (El control automático forma parte de las ciencias de la ingeniería. Esta disciplina trata de…).
Para saber más:
A. Zavagno et al. A&A.2023 Aprendizaje automático supervisado en filamentos galácticos Revelando la estructura filamentosa del medio interestelar galáctico.
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