利用人工智能新發現數百個重力透鏡星系


廣義相對論告訴我們,所有事物,包含沒有靜止質量的光子,都會受物體質量的影響,當光子通過大質量天體附近時路徑會偏轉。這種光線的偏移稱為「重力透鏡效應」,是廣義相對論最早得到證實的現象之一。

在宇宙學中,有兩種​​類型的重力透鏡,第一種是「弱重力透鏡」,來自遙遠背景的星光穿過前方的星系團,但不靠近任何特定的星系,因為重力影響較小,光線偏折得較少,背景星系的形狀會稍微變形。通過觀察這些畸變,天文學家可以測量宇宙中物質的平均密度,有助於我們了解暗能量。

第二種是「強重力透鏡」,這比較罕見。更強的光線偏折來自更強的重力,背景星系幾乎被前方的星系給阻擋,這時遙遠的星光會強烈扭曲,通常會變成圍繞前景星系的光弧。由於畸變的程度取決於質量,因此我們可以測量該前景星系中暗物質的數量,也能夠測量宇宙的膨脹速率。

但是強重力透鏡效應很少見,因此很難找到足夠的樣本進行調查。為了對暗物質和暗能量的測量有更好的準確性,我們需要研究更多有強重力透鏡效應的星系。

最近一個研究團隊使用人工智能在巡天數據中尋找這種星系。以已知的強重力透鏡星系的照片對AI進行培訓,經過訓練及學習,已經另外發現了三百多個候選的強重力透鏡星系,後續並透過哈勃太空望遠鏡觀察,證實了其中許多候選者。

這個方法相當有用,該團隊計劃繼續分析其他天區的數據,再找出至少一千個強重力透鏡星系。如果成功,該方法將成為了解宇宙的有力工具。

【圖:美國太空總署;文:節錄自台北市立天文科學教育館網頁】

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