«Первая полная карта неба в ультрафиолете»: Claude Science закрыла пробелы полувека наблюдений

Что сделали

В Anthropic Research вышла работа, в которой Брис Менар — астрофизик из Университета Джонса Хопкинса и исследователь Anthropic — объясняет, как вместе с Claude Science получил первую полную карту неба в ультрафиолетовом свете.

Карта задумана как учебный инструмент: она позволяет студентам подробно увидеть богатую структуру Млечного Пути, видимую именно в этом диапазоне.

Около трети карты, включая большую часть галактической плоскости, предсказана с помощью Claude Science, а дополнительные слои помечают каждый пиксель как «измеренный» или «предсказанный» и дают оценки неопределённости.

Почему полной УФ-карты не существовало

Ультрафиолет поглощается озоновым слоем атмосферы, поэтому наблюдать Вселенную в УФ-диапазоне можно только из космоса.

Крупнейший набор данных даёт миссия NASA GALEX, работавшая с 2003 по 2013 год: она отсняла около двух третей неба примерно за 38 000 отдельных наблюдений.

Но GALEX намеренно пропускал области с очень яркими звёздами, включая плоскость Млечного Пути, — из-за риска повредить детекторы спутника.

Другие телескопы, например NASA Swift и южнокорейский FIMS/SPEAR, добавили данные, но и в объединённых наборах остаются пропуски.

Статистические методы оценить пропущенное существуют, но корректная работа занимает недели кропотливого труда с попиксельными калибровками и повторными анализами.

Как строилась карта

Для этого Claude организовал команду ИИ-агентов.

Сначала агенты искали в сети публичные астрономические УФ-обзоры — каждый это масса отдельных точек или изображений, десятки тысяч снимков в случае GALEX, — снятых за годы и в разных условиях.

Затем обзоры приводились к внутренней согласованности: нужно было убрать блики вокруг ярких звёзд, чтобы точно измерить более слабое УФ-свечение рядом.

Множество агентов работало параллельно по разным участкам неба, выравнивая эти различия.

Заполнение пробелов

Примерно треть неба в УФ не наблюдалась никогда.

Автор попросил Claude Science применить инпейнтинг — распространённый в машинном обучении приём, когда модель, обученная на миллионах фото, учится связывать часть изображения с окружением и восстанавливает повреждённые или отсутствующие участки.

Опираясь на две трети неба, уже отображённые в УФ, Claude выучил, как УФ-яркость связана с другими длинами волн, и применил эту связь к оставшейся трети.

Модель оценила и предполагаемый вид в каждой точке, и уверенность в этой оценке.

Проверка точности

Чтобы проверить точность, модель просили восстановить части участков, для которых УФ-данные уже есть.

После нескольких раундов доработки она оценила скрытые данные с расхождением около 10% от реальных УФ-измерений — почти незаметным для глаза.

Поверх размытого фона Claude добавил оценки УФ-света от более чем 100 млн отдельных звёзд, выведенные из измерений спутника ESA Gaia в видимом свете.

Ошибка и её исправление

Не всё получилось с первого раза: автор заметил на самом тусклом поле слабые круги, каждый чуть ярче или темнее соседей.

Это оказались следы отдельных наблюдений GALEX: каждый снимок захватывает круглый участок неба со слегка неоднородным УФ-свечением земной атмосферы.

Claude изначально внёс это в список известных проблем, но карта всё равно прошла два раунда проверки другими агентами, и проблему не поймали.

После замечания автора агенты проследили причину до остаточного свечения атмосферы, и Claude скорректировал его во всех 38 000 наблюдениях — через пару часов обработки круги исчезли.

Что видно на карте

Вместе Claude и автор создали больше десятка последовательных версий карты, каждая точнее предыдущей.

Финальная карта показывает всё небо в УФ и множество структур: облака пыли, светящиеся вокруг ярких молодых звёзд, гигантские пылевые кольца и петли, очерчивающие пузыри газа от взрывов массивных звёзд.

Ниже плоскости расположены Большое и Малое Магеллановы Облака — две небольшие соседние галактики, яркие молодыми звёздами.

Измерения для карты взяты из GALEX и Swift (NASA), FIMS/SPEAR (Корея), TD-1 (Европа), а также Planck и Gaia (ESA).