Учёные впервые определили расстояния до гамма-пульсаров без радиосигналов с помощью данных Fermi и алгоритмов искусственного интеллекта

Международная команда учёных представила новый метод расчёта дистанций до гамма-пульсаров, которые не проявляют активности в радиодиапазоне и, следовательно, не поддаются традиционным измерительным методам. Основой подхода служит основное плоскостное соотношение (ФПС), соединяющее светимость гамма-излучения пульсара с его вращательным периодом, скоростью замедления и магнитным полем. Для повышения точности расчётов специалисты применили алгоритмы машинного обучения.

Изучение данных Третьего каталога пульсаров Fermi (3PC), содержащего 294 гамма-пульсара (включая 72 радиомолчащих), продемонстрировало, что ФПС актуально только для пульсаров со статистически значимыми спектральными обрезаниями гамма-излучения. Исключив 28 пульсаров с незначительными обрезаниями, учёные смогли рассчитать расстояния для 62 радиомолчащих объектов, ранее остававшихся невычислимыми. Исследователи с вероятностью 99,99% (4,2σ) подтвердили, что возникновение гамма-излучения связано с искривлёнными магнитными полями, а не с ускорением частиц, как в синхротронных процессах.

Для выявления ключевого энергетического порога в модели учёные использовали два метода: первый анализировал реальные данные об энергетическом распределении излучения, второй — создавал синтетические данные на основе каталога Fermi. Оба подхода продемонстрировали идентичную точность, подтверждая возможность их взаимозаменяемого применения при наличии надёжных данных.

Сравнительный анализ методов машинного обучения выявил преимущество алгоритмов SVR с линейным и радиально-базисным ядрами, чья точность оказалась выше, чем у OLS-регрессии. Тем не менее, метод случайного леса (RFR), несмотря на отличные результаты на тренировочном этапе, показал меньшую точность при обработке тестовых данных из-за высокой чувствительности к выбросам.

Исследование также показало, что 7% пульсаров из каталога 3PC не предоставили достаточных данных для применения ФПС. Результаты светимости и пространственного распределения радиомолчащих объектов согласуются с известными характеристиками пульсаров, подтверждая достоверность метода.

Разработанный метод открывает новые горизонты для уточнения моделей излучения пульсаров, создания точных карт их распределения в Галактике и улучшения методов обнаружения гравитационных волн. Для дальнейшего прогресса учёным необходимо увеличить объём данных, улучшить точность определения спектральных обрезаний и учитывать такие факторы, как коэффициент направленности излучения.

Источник: iXBT