Inteligencia artificial en la búsqueda de enanas blancas "contaminadas"        

Por: Universidad de Texas en Austin.

01 de agosto de 2024

Planetesimales en acreción. Crédito: NASA, ESSA, Joseph Olmsted (STScI).

Los astrónomos han descubierto recientemente cientos de estrellas enanas blancas “contaminadas” en nuestra galaxia, la Vía Láctea. Se trata de enanas blancas que se encuentran devorando activamente planetas en su órbita. Son un recurso valioso para estudiar el interior de estos planetas lejanos y destruidos, siendo muy compleja la labor de hallarlos y caracterizarlos. Históricamente, los astrónomos han tenido que revisar manualmente montañas de datos de sondeos en busca de indicios de estas estrellas. Las observaciones de seguimiento confirmarían o refutarían sus sospechas.

Mediante el uso de técnicas de aprendizaje múltiple un equipo dirigido por la estudiante de posgrado de la Universidad de Texas (UT) en Austin Malia Kao ha acelerado el proceso, lo que ha dado como resultado una tasa de éxito del 99% en la identificación. Los hallazgos se publicaron el 31 de julio en The Astrophysical Journal. Las enanas blancas son estrellas en su etapa final de vida. Han agotado su combustible, han liberado sus capas externas al espacio y se están enfriando lentamente. Un día, nuestro Sol se convertirá en una enana blanca, pero eso no ocurrirá hasta dentro de 6 mil millones de años.

En ocasiones, los planetas que orbitan alrededor de una enana blanca son atraídos por la gravedad de su estrella, destrozados y consumidos. Cuando esto sucede, la estrella se “contamina” con metales pesados ​​del interior del planeta. Como las atmósferas de las enanas blancas están compuestas casi en su totalidad de hidrógeno y helio, la presencia de otros elementos puede atribuirse con fiabilidad a fuentes externas.

“En el caso de las enanas blancas contaminadas, el interior del planeta está literalmente quemándose sobre la superficie de la estrella para que podamos observarlo. Las enanas blancas contaminadas son, en este momento, la mejor forma de caracterizar el interior de los planetas”, dijo Kao. Lamentablemente, las evidencias de estas estrellas (que se identifican por los metales contaminantes presentes en sus atmósferas) pueden ser sutiles y difíciles de detectar. Además, los astrónomos deben encontrarlas en un lapso de tiempo relativamente breve.

Aunque los astrónomos pueden identificar estas estrellas revisando manualmente los datos de los sondeos astronómicos, esto puede requerir mucho tiempo. Para probar un proceso más rápido, el equipo aplicó inteligencia artificial a los datos disponibles en el telescopio espacial Gaia lanzado por la Agencia Espacial Europea en el año 2013.

“Gaia proporciona uno de los mayores sondeos espectroscópicos de enanas blancas hasta la fecha, pero los datos tienen una resolución tan baja que pensamos que no sería posible encontrar enanas blancas contaminadas con ellos”, dijo Keith Hawkins, astrónomo de la UT y coautor del artículo. Cabe destacar, que las enanas blancas “contaminadas”, cuentan con su primer indicio en la historia de la astronomía, a partir de una detección realizada en 1917, en la cual no se comprendió realmente que representaban las grandes cantidades de absorción de hierro y calcio, clasificándola erróneamente como un nuevo tipo espectral.

Los estudios espectroscópicos a menudo están limitados por restricciones de brillo y las enanas blancas tienden a ser muy débiles, lo que dificulta la detección de grandes poblaciones de enanas blancas “contaminadas”. Por este motivo, para encontrar estas esquivas estrellas, el equipo utilizó una técnica de inteligencia artificial llamada aprendizaje múltiple. Con ella, un algoritmo busca características similares en un conjunto de datos y agrupa elementos similares en un gráfico visual simplificado. Luego, los investigadores pueden revisar el gráfico y decidir qué grupos merecen una investigación más a fondo.

Los astrónomos crearon un algoritmo para clasificar más de 100.000 posibles enanas blancas. De ellas, un grupo de 375 estrellas parecía prometedor: mostraban la característica clave de tener metales pesados ​​en sus atmósferas. Las observaciones de seguimiento realizadas con el telescopio Hobby-Eberly en el Observatorio McDonald de la Universidad de Texas confirmaron las sospechas de los astrónomos.

“Nuestro método puede multiplicar por diez el número de enanas blancas contaminadas conocidas, lo que nos permitirá estudiar mejor la diversidad y la geología de los planetas fuera de nuestro Sistema Solar”, afirma Kao. “En última instancia, queremos determinar si puede existir vida fuera de nuestro Sistema Solar. Si el nuestro es único entre los sistemas planetarios, también podría ser único en su capacidad para albergar vida”.

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