近日，湘潭大學(xué)物理與光電工程學(xué)院雷振新教授團(tuán)隊(duì)的最新科研成果發(fā)表于國(guó)際天文學(xué)權(quán)威期刊《天體物理學(xué)報(bào)增刊》（ApJS），該研究借助深度學(xué)習(xí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了熱亞矮星大氣參數(shù)的高效精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，為海量光譜數(shù)據(jù)中熱亞矮星的證認(rèn)開(kāi)辟了新路徑。雷振新教授為論文第一作者和唯一通訊作者，湘潭大學(xué)胡柯教授、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)趙景昆研究員、山東大學(xué)卜育德教授參與合作研究，湘潭大學(xué)為第一完成單位。
熱亞矮星是宇宙中極具研究?jī)r(jià)值的特殊小質(zhì)量恒星，其質(zhì)量?jī)H為太陽(yáng)的一半，表面溫度卻超 20000K，是太陽(yáng)表面溫度的 4 倍以上。這類(lèi)恒星的演化軌跡更是充滿(mǎn)謎團(tuán)：通常恒星質(zhì)量越大演化速度越快，而僅 0.5 倍太陽(yáng)質(zhì)量的熱亞矮星，卻已走到生命晚期。按照正常恒星演化規(guī)律，它從誕生到目前狀態(tài)所需的時(shí)間，遠(yuǎn)超宇宙現(xiàn)有年齡。這意味著，熱亞矮星的前身星質(zhì)量遠(yuǎn)大于現(xiàn)在，其在演化中應(yīng)該經(jīng)歷了雙星物質(zhì)轉(zhuǎn)移、極端星風(fēng)等特殊物理過(guò)程，導(dǎo)致外殼質(zhì)量完全流失，僅留下中心的氦核。目前這些關(guān)鍵物理過(guò)程尚未被破解，而對(duì)熱亞矮星的深入研究，正是解鎖雙星演化、小質(zhì)量恒星形成與演化，乃至星系和宇宙演化奧秘的關(guān)鍵鑰匙。
目前，觀(guān)測(cè)證認(rèn)的熱亞矮星約 6000 顆，其中擁有準(zhǔn)確大氣參數(shù)（溫度、重力加速度、表面氦豐度）的僅 3000 余顆，對(duì)于表面化學(xué)元素豐度多樣的熱亞矮星而言，現(xiàn)有樣本遠(yuǎn)不足以揭開(kāi)其起源和演化的謎底。而證認(rèn)熱亞矮星傳統(tǒng)方法是將觀(guān)測(cè)光譜與匹配大氣模型的理論光譜逐一比對(duì)，雖結(jié)果準(zhǔn)確但效率極低，單條光譜匹配需耗時(shí) 5 至 30 分鐘，根本無(wú)法應(yīng)對(duì)大批量候選體光譜的分析需求。
針對(duì)這一科研痛點(diǎn)，科研團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)長(zhǎng)期攻關(guān)，研發(fā)出基于人工智能的熱亞矮星證認(rèn)新方法。團(tuán)隊(duì)搭建針對(duì)熱亞矮星光譜的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，利用觀(guān)測(cè)光譜和理論光譜開(kāi)展模型訓(xùn)練，精準(zhǔn)識(shí)別熱亞矮星光譜的特征譜線(xiàn)與輪廓特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱亞矮星的高效證認(rèn)，同時(shí)精準(zhǔn)給出其大氣參數(shù)。該方法在識(shí)別準(zhǔn)確性、參數(shù)精度上與傳統(tǒng)方法持平，速度卻實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍：分析 10000 條候選體光譜，傳統(tǒng)方法至少需要 1 個(gè)月，而該方法僅需幾十分鐘到數(shù)小時(shí)。借助這一方法，團(tuán)隊(duì)已從大型光譜巡天望遠(yuǎn)鏡 LAMOST 數(shù)據(jù)庫(kù)中新證認(rèn) 291 顆熱亞矮星。未來(lái)，該方法將應(yīng)用于 DESI、Gaia 等更多光譜數(shù)據(jù)庫(kù)，預(yù)計(jì)新發(fā)現(xiàn)的熱亞矮星數(shù)量將實(shí)現(xiàn)成倍增長(zhǎng)。
該項(xiàng)研究依托湘潭大學(xué) “恒星與星際物質(zhì)” 湖南省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室聚焦恒星物理、星際介質(zhì)、計(jì)算天體物理、人工智能與天文大數(shù)據(jù)模型等研究方向，在恒星與星際介質(zhì)領(lǐng)域已斬獲國(guó)際矚目的科研成果。近年來(lái)，實(shí)驗(yàn)室先后獲批國(guó)家自然科學(xué)基金青年 B 類(lèi)、重點(diǎn)、面上、青年 C 類(lèi)等項(xiàng)目 20 余項(xiàng)，在Nature、ApJS、ApJ、A&A等國(guó)際權(quán)威期刊發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文 900 余篇，為我校天體物理研究提供了堅(jiān)實(shí)的平臺(tái)支撐。
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