Anthropic ha collaborato con gli astronomi per completare la prima mappa UV completa di tutto il cielo

Riassunto:

Anthropic ha pubblicato un blog scientifico: Brice Ménard, un astrofisico della Johns Hopkins University (anche ricercatore presso Anthropic), ha utilizzato il suo banco di lavoro di ricerca scientifica Claude Science per realizzare la prima mappa ultravioletta completa di tutto il cielo. In questa mappa,

circa un terzo del cielo non è mai stato visto da nessun telescopio ultravioletto ed è stato previsto da Claude

Secondo la dichiarazione ufficiale, ci sono volute alcune settimane per portare a termine questo lavoro. Ci sono voluti alcuni giorni con l'aiuto di Claude, e Ménard in questi giorni era impegnato con altri progetti. Che AI4S speciale

Mappa UV per tutto il giorno

Perché manca un pezzo di UV

Quando Ménard frequenta un corso di astrofisica, spesso inizia mostrando agli studenti come appare lo stesso cielo in diverse bande di lunghezze d'onda: nella luce visibile ci sono principalmente stelle; nell'infrarosso, le particelle di polvere nella cintura della Via Lattea brillano; nella radio, le stelle e la polvere svaniscono e appare l'idrogeno, la materia prima per creare le stelle; e nei raggi X, fenomeni come le esplosioni stellari e la spirale della materia che forma buchi neri

Luce visibile, infrarossi, radio

Ci sono molte informazioni che vale la pena esplorare nella luce ultravioletta, come la polvere illuminata dalla luce stellare, dalle nuvole attorno alle giovani stelle, agli anelli lasciati dopo le esplosioni stellari...

Ma ogni volta che il corso parla di questo, Ménard dice che deve sempre prima scusarsi, perché l'attuale mappa ultravioletta avrà sempre un'area vuota, e i raggi ultravioletti verranno assorbiti dallo strato di ozono nell'atmosfera. Anche osservando dallo spazio, diversi telescopi osserveranno solo un'area del cielo

I dati osservativi più grandi provengono dal satellite per indagini ultraviolette GALEX della NASA, che ha acquisito circa 38.000 immagini tra il 2003 e il 2013, coprendo circa due terzi del cielo.

Evita deliberatamente i luoghi in cui si radunano le stelle luminose, incluso l'intero disco della Via Lattea

Se vuoi chiedere se è possibile mettere insieme queste immagini, è tecnicamente possibile, ma è estremamente problematico: richiede una calibrazione pixel per pixel, ma gli astronomi hanno sempre a portata di mano ricerche più urgenti, quindi questo tipo di lavoro è sempre rimandato

emmm..."il lavoro lento e di bassa priorità che gli scienziati rimandano sempre"

Lascia che Claude crei il cielo

Quest'estate, Ménard ha deciso di utilizzare Claude Science per creare questa immagine. L'istruzione è solo una frase: trova tutti i dati UV che puoi trovare, unificali sulla stessa scala, sintetizza un'immagine e poi riempi ogni pezzo di cielo che non è mai stato visto da un telescopio ultravioletto

Dopo che Claude ha ricevuto l'incarico, il processo è più o meno questo:

Per prima cosa cerca online i dati del sondaggio UV disponibili al pubblico, quindi scaricali (la quantità di dati qui è enorme, ci sono decine di migliaia di immagini solo da GALEX, scattate nel corso di molti anni e in condizioni diverse)

Il passaggio successivo è pulire i dati per rendere ciascuno di essi internamente coerente ed elaborare l'area attorno alla stella luminosa, dove ci sarà un po' di bagliore

Quindi il sistema di coordinate viene allineato e i dati ottenuti attraverso più strumenti vengono calibrati in modo incrociato, ridisegnati alla stessa risoluzione e allineati allo stesso sistema di coordinate

C'è un terzo dello spazio vuoto nell'intera mappa. Ménard ha chiesto a Claude di utilizzare la pitturazione: il modello ha guardato un gran numero di foto per riempire le parti danneggiate e mancanti

Dopo diversi cicli di correzioni,

la differenza tra la misurazione corretta e quella reale è solo del 10% circa

Infine, Claude ha calcolato la luminosità ultravioletta di 100 milioni di stelle basandosi sulle misurazioni della luce visibile del satellite Gaia dell'Agenzia spaziale europea e le ha sovrapposte allo sfondo completato. La prima versione della mappa UV completa per tutto il giorno è qui

Dal riempire i buchi al riempirli, ci sono quattro passaggi in totale

L'intera pipeline è in un'unica immagine: il cilindro contiene dati pubblici, la casella blu rappresenta i passaggi che Claude ha eseguito secondo le regole, la casella viola è la parte appresa utilizzando metodi statistici e la casella verde è la fusione e il prodotto finito. La fase di integrazione ha la priorità. La misurazione effettiva GALEX è al primo posto, mentre la previsione del modello è all'ultimo posto. Laddove esiste una misurazione effettiva, la previsione non ha voce in capitolo.

Sembra complicato, ma in realtà è complicato

Umano in un piccolo giro

Durante tutta la missione, Claude ha anche fatto un po' lo scemo

Una notte, Ménard guardò le immagini elaborate e vide che qualcosa non andava nella zona più scura del cielo: deboli cerchi, ognuno un po' più chiaro o più scuro del successivo. Questi cerchi erano le "impronte" di un singolo scatto di GALEX. Ogni volta che GALEX riprende un'area circolare del cielo, ogni immagine è mescolata con uno strato di bagliore ultravioletto irregolare proveniente dall'atmosfera terrestre. Se non viene catturato completamente, ci sarà una differenza di luminosità tra i cerchi

Questo problema è stato incluso nell'elenco dei problemi noti da Claude all'inizio del progetto, ma la mappa

ha comunque superato due cicli di revisione da parte di altri agenti e alla fine è stata scoperta dallo stesso Ménard con i suoi occhi in una notte

Tutto ciò che disse a Claude fu: "Posso vedere i dischi uno dopo l'altro, che sono le impressioni di una singola osservazione. Puoi aggiustarli?"

Gli agenti hanno seguito le tracce del bagliore atmosferico e Claude ha ricalibrato tutte le 38.000 osservazioni. Dopo averci lavorato per diverse ore, il cerchio è scomparso

C'è ancora un cerchio a sinistra, ma il cerchio a destra non c'è più

Più di una dozzina di iterazioni

Sto lavorando a questo progetto da diversi giorni, con più di dieci versioni principali in totale. Il processo segue questo:

Ménard ha chiacchierato più volte avanti e indietro in Claude Science per decidere cosa fare dopo;

Poi Claude ha continuato a contare da solo per diverse ore mentre tornava a lavorare su altri progetti

Avanti e indietro

L'immagine finale è una storia d'amore dell'universo. Puoi vedere le nubi di polvere luminosa attorno alle giovani stelle luminose e gli enormi anelli di polvere lasciati dalle bolle espulse dall'esplosione di stelle massicce; molto lontano dal disco della Via Lattea si trovano deboli filamenti di polvere illuminati dalla luce stellare dell'intera Via Lattea; sotto il disco si trovano la Grande e la Piccola Nube di Magellano, due galassie vicine piene di giovani stelle

Nel ringraziamento, ha ringraziato tutti coloro che hanno partecipato a queste missioni spaziali e reso pubblici i dati, e ha anche ringraziato gli agenti di Claude Science che hanno lavorato pazientemente. Quanto a lui:

"Il mio contributo si limita a guidarli"