Нейросети смоделировали процесс образования золота и платины в космосе

Астрофизики из Центра по изучению тяжелых ионов имени Гельмгольца (ГСИ, Германия) с помощью нейросетей смогли в режиме реального времени смоделировать процесс образования тяжелых элементов в результате столкновения нейтронных звезд. Новый метод под названием РХИНЭ открывает новую эру в использовании возможностей AI для изучения сложнейших физических процессов во Вселенной. Об этом сообщает Иксбт.ком сообщает об этом.

Появление в космосе золота, платины и многих других тяжелых металлов связано именно со столкновением нейтронных звезд — р-процессом (быстрый захват нейтронов). До сих пор ученые сталкивались с большими трудностями при расчете этого процесса. Причина в том, что мощности существующих суперкомпьютеров было недостаточно для одновременного расчета взаимодействия около 3000 различных изотопов.

Устранены ошибки традиционных методов

Ранее подобные симуляции проводились в два этапа: сначала моделировалось само столкновение, а затем отдельно рассчитывались ядерные реакции. Однако, по данным иксбт.ком, этот подход был неточным, так как не учитывал влияние выделяемой энергии на движение материи. Метод РХИНЭ объединил эти два процесса с помощью нейросетей.

Исследователи создали ансамбль из 16 специализированных нейросетей. Вместо отслеживания тысяч изотопов они анализируют несколько ключевых физических характеристик среды — долю нейтронов, протонов и тяжелых ядер. Это увеличило скорость вычислений в несколько раз, приблизив процесс к режиму реального времени.

Практическое значение открытия

Тесты, проведенные с помощью новой модели, дали неожиданные результаты. Выяснилось, что при учете энергии, выделяемой в результате р-процесса, средняя скорость выбрасываемой в космос материи увеличивается на 40 процентов, а ее масса — на 20 процентов. Эта энергия помогает материи преодолеть гравитацию центрального объекта (черной дыры).

Также данные, полученные с помощью нейросети, позволяют точнее предсказывать яркость килоновой — вспышки, происходящей после столкновения нейтронных звезд. Согласно расчетам, через 10 дней после столкновения такая вспышка будет в два раза ярче, чем предполагалось ранее. Это поможет астрономам получать более точные данные при наблюдении за такими событиями, как ГВ170817, через телескопы.

В настоящее время код РХИНЭ и модели нейросетей находятся в открытом доступе. Это послужит новым инструментом для ученых всего мира в изучении самых загадочных процессов во Вселенной и анализе данных будущих обсерваторий гравитационных волн. Данная технология обучена на платформе ПйТорч и является ярким примером успешной интеграции современной астрофизики и AI.