人工智能发现第一批恒星并不孤单

通过使用机器学习和最先进的超新星核合成，一组研究人员发现宇宙中大多数观测到的第二代恒星都富含多颗超新星。他们的发现发表在《天体物理学杂志》上。

核天体物理学研究表明，恒星中产生的元素包括宇宙中比碳重的元素。但是第一批恒星，即大爆炸后不久诞生的恒星，并不含有这种重元素，天文学家称之为“金属”。下一代恒星只含有第一批恒星产生的少量重元素。为了了解处于起步阶段的宇宙，需要研究人员研究这些贫金属恒星。

幸运的是，这些第二代贫金属恒星在我们的银河系中被观测到，并且已经由Kavli宇宙物理与数学研究所(Kavli IPMU)的附属成员团队进行了研究，以接近宇宙中第一批恒星的物理特性。

该团队由Kavli IPMU访问副科学家和东京大学智能物理研究所助理教授Tilman Hartwig领导，包括访问副科学家和国家天文台助理教授Miho Ishigaki，访问高级科学家和赫特福德大学教授Chiaki Kobayashi，访问高级科学家和国家天文台Nozomu Tominaga教授， 客座资深科学家、东京大学名誉教授野本健一(Ken'ichi Nomoto)使用人工智能分析了迄今为止观测到的450多颗极度贫金属恒星的元素丰度。

基于在理论超新星核合成模型上训练的新开发的监督机器学习算法，他们发现68%的观测到的极贫金属恒星具有与先前多颗超新星富集一致的化学指纹。

该团队的结果给出了第一个基于对第一批恒星多样性的观测的定量约束。

“到目前为止，第一批恒星的多样性只能通过数值模拟预测，直到现在还没有办法对理论预测进行观测检查，”主要作者Hartwig说。“我们的研究结果表明，大多数第一批恒星都是在小星团中形成的，因此它们的超新星倍数可以为早期星际介质的金属富集做出贡献，”他说。

“我们的新算法提供了一个极好的工具来解释未来十年我们将从世界各地正在进行的和未来的天文调查中获得的大数据，”Leverhulme研究员Kobayashi说。

“目前，老恒星的可用数据只是太阳社区内的冰山一角。Prime Focus Spectrograph是由Kavli IPMU领导的国际合作开发的斯巴鲁望远镜上的尖端多目标光谱仪，是在银河系外围发现古代恒星的最佳仪器，远远超出了太阳社区，“石垣说。

这项研究中发明的新算法为充分利用Prime Focus Spectrograph发现的贫金属恒星中的各种化学指纹打开了大门。

“第一颗恒星的理论告诉我们，第一颗恒星应该比太阳更大。自然的预期是，第一颗恒星诞生于质量比太阳大百万倍的气体云中。然而，我们的新发现强烈表明，第一批恒星不是单独诞生的，而是作为星团或双星或多星系统的一部分形成的。这也意味着我们可以期待大爆炸后不久来自第一颗双星的引力波，这可能会在太空或月球上探测到未来的任务，“小林说。

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