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发布日期:2025年3月12日
机器学习助力双中子星合并分析
  在最新一期《自然》杂志中,一项突破性研究引发了天文学界的广泛关注。来自德国、英国、美国等多国科学家组成的国际团队,成功开发出一套基于机器学习的实时分析框架,能够在1秒内完成双中子星合并事件的完整引力波数据分析。这一技术将彻底改变多信使天文学的观测效率,为捕捉宇宙中稍纵即逝的电磁信号提供关键支持。
  双中子星合并是宇宙中最剧烈的天体现象之一,其产生的引力波信号和伴随的电磁辐射(如伽马射线暴、千新星爆发)为研究宇宙演化、重元素合成及引力本质提供了独特窗口。2017年,人类首次通过GW170817事件实现引力波与电磁信号的多信使联合观测,但当时从引力波数据定位到电磁信号确认耗时长达11小时,导致部分关键数据未能及时捕获。
  传统分析方法受限于信号复杂性和计算资源,需在精度与速度间艰难取舍。而新开发的机器学习框架通过深度学习算法,无需近似假设即可实现实时推理,不仅将分析时间压缩至1秒,还将定位精度提升约30%。研究团队负责人Maxi-milian Dax表示:“这一突破意味着,我们能在中子星合并发生前就预测其位置,并指导全球望远镜提前对准目标区域。”
  该框架可在双中子星合并前生成精确的合并位置预测,为电磁望远镜争取宝贵的准备时间。相较于传统方法只能在信号结束后分析,这一能力对捕捉短时标的伽马射线暴至关重要。
  除了提供天体坐标,该框架还可同步输出光度距离、轨道倾角、质量分布等关键参数。例如,在模拟实验中,该框架成功将目标区域缩小至100平方度(传统方法为300平方度),显著降低望远镜的搜索成本。
  该框架可快速获取大量合并事件的质量-半径关系数据,为研究中子星状态方程提供了新工具,有望帮助科学家破解中子星内部物质形态的百年谜题。此外,该框架算法设计兼容未来升级,可适配下一代地基(如爱因斯坦望远镜)和空间引力波探测器(如LISA)长达数小时的信号分析。

(彪轶辰)


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