要点
- 天文学家利用某大学领导的AI系统，在超新星SN 2023zkd爆发后数小时内就检测到了这一罕见现象，从而得以在瞬息事件消逝前进行快速后续观测。
- 证据表明，此次爆发是由一颗大质量恒星与其黑洞伴侣的灾难性相遇引发的，要么是恒星被黑洞部分吞噬，要么是在其自行爆炸前被撕裂。
- 研究人员表示，用于此次实时异常检测的AI技术，未来有望应用于医学诊断、国家安全和金融欺诈防范等领域。
一颗与黑洞陷入致命共舞的大质量恒星的爆炸，由一个天文学合作研究项目借助人工智能发现。该项目由某大学领导，致力于在恒星爆发成为超新星后立即展开搜寻。
此次编号为SN 2023zkd的爆发于2023年7月首次被发现，这得益于一种旨在实时扫描异常爆发事件的新型人工智能算法。这一早期警报使得天文学家能够立即开始后续观测——这是捕捉爆炸全貌的关键一步。
到爆炸结束时，大量地面和太空望远镜都已对其进行了观测，其中包括位于某天文台的两台望远镜，它们隶属于该大学领导的超新星实验。
“以前从未见过完全像这颗超新星一样的天体，所以它可能非常罕见。”该大学天文学与天体物理学副教授表示，“人类相当擅长发现‘不同于其他的事物’，但算法可以比人更早地标记出异常情况。这对于这些时间敏感的观测至关重要。”
时效性天体物理学 该研究团队的超新星实验项目每三天巡视相当于6000倍满月面积（占夜空4%）的天空区域，已发现了数千个新的宇宙爆炸事件和其他天体物理瞬变现象——其中数十个是在爆发后仅数天或数小时内发现的。
发现SN 2023zkd的科学家表示，最可能的解释是大质量恒星与黑洞之间的碰撞是不可避免的。随着轨道能量的损失，它们之间的距离逐渐减小，直到恒星被黑洞部分吞噬时，其受到的引力应力触发了超新星爆发。
该发现于8月13日发表在《天体物理学期刊》上。“我们的分析表明，这次爆发是由与黑洞伴侣的灾难性相遇引发的，这是迄今为止最有力的证据，表明这种近距离的相互作用确实可以引爆恒星。”该研究的主要作者，某机构的一名研究员说。
研究团队考虑的另一种解释是，黑洞在恒星自行爆炸之前就将其完全撕裂了。在这种情况下，黑洞迅速吸入恒星的碎片，当碎片撞击其周围的气体时，产生了明亮的光芒。在这两种情况下，最终都会留下一个质量更大的单一黑洞。
不寻常的、逐渐的预增亮 SN 2023zkd位于距地球约7.3亿光年处，最初看起来像一颗典型的超新星，有一次单一的光爆发。但随着科学家们追踪其数月来的亮度衰减，它做出了一些意想不到的事情：它再次增亮了。为了理解这种不寻常的行为，科学家分析了存档数据，数据揭示了一些更为异常的现象：该系统在爆炸前已缓慢增亮了四年多。这种爆发前的长期活动在超新星中极为罕见。
部分在该大学完成的详细分析显示，爆炸的光芒受到了恒星在死亡前数年里脱落物质的影响。早期的增亮来自超新星爆震波撞击低密度气体。而延迟的第二次峰值则是由与一个厚厚的盘状云团的缓慢但持续的碰撞造成的。这种结构——以及恒星在爆炸前的不稳定行为——表明这颗垂死恒星承受着极端的引力应力，很可能来自一个邻近的致密伴星，比如黑洞。
该研究团队成员提到，他和主要作者就光谱进行了多次讨论，最终形成了对包含黑洞的双星系统的解释。主要作者在这方面起到了带头作用，而他则扮演了“光谱学专家”的角色，并充当了讨论对象——通常也是怀疑者。
起初，黑洞触发超新星的想法听起来几乎像科幻小说。因此，确保所有观测结果都与这种解释相符非常重要，主要作者有条不紊地证明了它们确实是吻合的。
“我们的团队还构建了我们用来整合数据和管理观测的软件平台。本研究使用的AI工具已集成到这个软件生态系统中，”这位团队成员说，“同样，我们的研究合作汇集了做出这些发现所需的各种专业知识。”
该论文的共同作者、该大学另一位天文学与天体物理学教授领导了理论团队。另一位来自某机构天文学系的助理教授则提供了AI方面的专业知识。这项发现背后的团队由某天体物理中心及某理工学院作为超新星实验项目的一部分共同领导。
这项工作由某科学基金会、某航天局及多家私人基金会资助。
不确定性的社会成本 但目前，团队成员表示，持续支持的资助状况和前景非常不确定，这迫使合作项目减少冒险，从而导致整体科学产出下降。“这种不确定性意味着我们正在收缩，”他说，“减少了研究生项目录取的学生数量——其中许多人被迫离开这个领域，或者去国外工作。”
尽管预测这种人工智能方法的发展路径很困难，但团队成员表示这项研究是尖端的。“你可以很容易地设想类似的技术被用于筛查疾病、识别恐怖袭击的预警信号、早期干预心理健康问题以及检测金融欺诈，”他解释道。“在任何实时检测异常可能有用的领域，这些技术最终都可能发挥作用。”FINISHED
