Ett team av astronomer vid University of Hawaii vid Mānoa Institute for Astronomy (IfA) har tagit fram världens största tredimensionella astronomiska avbildningskatalog av stjärnor, galaxer och kvasarer. Teamet använde data från UH:s Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System eller Pan-STARRS1 (PS1) på Haleakalā. PS1 3π-undersökningen är världens största djupa flerfärgade optiska undersökning, spänner över tre fjärdedelar av himlen. IfA-astronomer tillämpade nya beräkningsverktyg på katalogen, att dechiffrera vilka av de 3 miljarder objekt som är stjärnor, galaxer eller kvasarer. För galaxerna, programvaran härledde också uppskattningar av deras avstånd.

Den resulterande 3D-katalogen är nu tillgänglig som en vetenskaplig produkt på hög nivå genom Mikulski Archive for Space Telescopes. Den är cirka 300 GB stor, och vetenskapsanvändare kan fråga katalogen genom MAST CasJobs SQL-gränssnitt, eller ladda ner hela samlingen som en datorläsbar tabell.

Skapa en 3D-katalog

Astronomer tog allmänt tillgängliga spektroskopiska mätningar som ger definitiva objektklassificeringar och avstånd, och matade dem till en artificiell intelligensalgoritm. AI-processen var nyckeln till att hjälpa teamet att ta reda på hur man exakt bedömer samma egenskaper från olika mått på objektens färger och storlekar. Denna AI- eller maskininlärningsmetod med ett "feedforward neuralt nätverk" uppnådde en total klassificeringsnoggrannhet på 98,1 % för galaxer, 97,8 % för stjärnor och 96,6 % för kvasarer. Uppskattningar av galaxavstånd är exakta till nästan 3 %.

Huvudförfattaren Robert Beck, en före detta postdoktor i kosmologi vid IfA, beskrev processen. "Med hjälp av en toppmodern optimeringsalgoritm, vi utnyttjade den spektroskopiska träningsuppsättningen med nästan 4 miljoner ljuskällor för att lära det neurala nätverket att förutsäga källtyper och galaxavstånd, samtidigt som man korrigerar för ljusutsläckning av damm i Vintergatan."

Tidigare, den största kartan över universum skapades av Sloan Digital Sky Survey (SDSS), som bara täcker en tredjedel av himlen. Den nya katalogen fördubblar det undersökta området, har bättre statistik, och innehåller specifika områden som SDSS missade.

IfA astronom och medförfattare till studien, István Szapudi, noterade att "redan, en preliminär version av denna katalog, täcker ett mycket mindre område, underlättade upptäckten av det största tomrummet i universum, den möjliga orsaken till den kalla punkten. Den nya, Mer exakt, och en större fotometrisk rödförskjutningskatalog kommer att vara startpunkten för många framtida upptäckter."

"Denna vackra karta över universum ger ett exempel på hur kraften i Pan-STARRS stora datamängder kan multipliceras med artificiell intelligensteknik och kompletterande observationer, " förklarade Pan-STARRS Director och IfA Associate Astronomer, Ken Chambers. "I takt med att Pan-STARRS samlar in mer och mer data, vi kommer att använda maskininlärning för att extrahera ännu mer information om objekt nära jorden, vårt solsystem, vår galax och vårt universum."