الذكاء الاصطناعي يكتشف السوبرنوفا النادرة SN 2023zkd في الوقت الحقيقي

سوبرنوفا نادرة تُدعى SN 2023zkd تم اكتشافها من قبل الفلكيين بمساعدة الذكاء الاصطناعي (AI).

الذكاء الاصطناعي الآن يُستخدم على نطاق واسع عبر الصناعات مثل التمويل والرعاية الصحية والتصنيع والأمن السيبراني وإدارة الكوارث وخدمة العملاء. إنه يُحوِّل العالم من خلال أتمتة المهام المتكررة، والعمل باستمرار دون تعب، ومعالجة وتحليل كميات هائلة من البيانات المعقدة، وتقليل الأخطاء، وتحسين اتخاذ القرار.

التقنية، التي تشير إلى قدرة الآلات على تنفيذ المهام عادةً ما تتعلق بالذكاء البشري، تساعدنا أيضًا في اكتشاف أشياء جديدة في السماء وتعميق فهمنا للكون.

على سبيل المثال، قبل بضعة أشهر، ساعد الذكاء الاصطناعي فريقًا دوليًا من الفلكيين على فك أسرار الكون من خلال تقييم بيانات حول الثقوب السوداء. باستخدام أكثر من 12 مليون محاكاة، وجد الباحثون أن الثقب الأسود المركزي في مجرة درب التبانة يدور بسرعة تقارب الحد الأقصى له.

لتحقيق ذلك، استخدم الفريق محاكاة اصطناعية لتدريب الشبكة، مما مكن من اكتشاف رؤى كونية جديدة حول الثقوب السوداء.

تم تدريب الشبكة لاستخراج المعلومات من البيانات خلف صور الثقب الأسود ساجيتاريوس A* التي قدمتها مجموعة تلسكوب أفق الحدث (EHT) في عام 2022.

بينما استخدمت الدراسات السابقة كمية قليلة فقط من البيانات الاصطناعية الواقعية، الدراسة الأخيرة غذت ملايين الملفات في شبكة عصبية بايزية، بفضل قدرات الحوسبة عالية الإنتاجية لـ CHTC، لإجراء مقارنة أكثر دقة بين بيانات EHT والنماذج.

أشارت الشبكة العصبية إلى أن الثقب الأسود يدور بسرعة تقارب الحد الأقصى، وأن الانبعاث القريب ليس ناتجًا عن نفث بل عن إلكترونات شديدة الحرارة في قرص التجميع المحيط. علاوة على ذلك، يبدو أن المجالات المغناطيسية في القرص تتصرف بشكل مختلف عما كان مُشتبهًا به سابقًا.

وفقًا للباحث الرئيسي مايكل جانسن من جامعة رادبود نييميغن:

“أننا نتحدى النظرية السائدة هو، بالطبع، أمر مثير. ومع ذلك، أرى نهجنا في الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة كخطوة أولى. بعد ذلك، سنحسن ونوسع النماذج والمحاكاة المرتبطة.”

استخدمت دراسة أخرى من العام الماضي الذكاء الاصطناعي لتحديد خمسة معلمات كونية أو “إعدادات الكون” “settings of the universe¹” بدقة. هذه المعلمات، المستخرجة من مجموعة بيانات (SDSS) تحتوي على معلومات حول أكثر من 100,000 مجرة، تحدد كيفية عمل الكون على أكبر المقاييس.

لاستخراج معلومات قيّمة من مجموعة البيانات، يجب على الفريق أولاً تدريب الذكاء الاصطناعي على ما يبحث عنه، ولتحقيق ذلك، أنشأوا 2,000 كونًا محاكى، كل واحد بإعدادات كونية مختلفة وتحديات واقعية تواجهها مسوحات المجرات.

ثم تم تغذية الشبكة ببيانات حقيقية من مسح الانحراف الطيفي لتذبذب الباريون (SDSS)، مما أظهر نتائج مذهلة تجعل من الممكن للفلكيين القيام بالمزيد ببيانات أقل ودفع حدود علم الفلك.

الآن، في الاكتشاف الأخير، استخدم العلماء نظام ذكاء اصطناعي جديد يُدعى Lightcurve Anomaly Identification and Similarity Search (LAISS)، والذي مستند إلى خوارزمية Spotify.

أنشأته الجامعة البحثية العالمية، جامعة كاليفورنيا في سانتا كروز، يقارن النظام ميزات السوبرنوفا SN 2023zkd مع مجموعة بيانات من الأجسام المعروفة لاكتشاف أي شذوذ قد يشير إلى ظاهرة نادرة. عندما يجد الذكاء الاصطناعي شيئًا يستحق الفحص، يرسل المرشحين إلى الباحثين للتحليل في الوقت الحقيقي.

باستخدام هذا النظام، تمكن الفلكيون من تحديد السوبرنوفا خلال ساعات من انفجارها. السوبرنوفا هي انفجار قوي ومشرق للغاية لنجم، وهو من أكثر الأحداث سطوعًا في الكون التي يمكنها أن تتفوق مؤقتًا على مجرات بأكملها.

السوبرنوفا تشكل جزءًا أساسيًا من الكون، حيث تخلق وتوزع العناصر الثقيلة، وهي اللبنات الأساسية للنجوم والكواكب والحياة المستقبلية.

هذه أحداث قصيرة، ولكن قبل أن يختفي SN 2023zkd، تمكن الباحثون من إجراء ملاحظات متابعة سريعة. تشير الأدلة إلى أن هذا الانفجار الخاص كان نتيجة نجمة ضخمة تواجه لقاءً كارثيًا مع ثقب أسود مرافق.

المرافق إما ابتلع النجم جزئيًا أو مزقه قبل أن يتمكن من الانفجار بنفسه.

من الجدير بالذكر أن الذكاء الاصطناعي الذي استخدمه الفلكيون لاكتشاف الشذوذات العابرة في الوقت الحقيقي، بانتظام، و”دون الاعتماد على الحظ”، يمكن أيضًا استخدامه لتشخيصات طبية، ومنع الاحتيال المالي، والأمن القومي، مما يُظهر تعدد استخداماته وقدراته الواسعة.

التقاط الانفجارات الكونية في أوائل لحظاتها

أُبلغ عن الاكتشاف الأخير هذا الشهر من قبل تعاون فلكي، أشار إلى انفجار نجم ضخم محصور في مدار مع ثقب أسود. تم هذا الاكتشاف بمساعدة نظام ذكاء اصطناعي يبحث بنشاط عن النجوم فور انفجارها.

اسم الانفجار هو SN 2023zkd، وتم اكتشافه لأول مرة قبل عامين بواسطة مرفق زويكي المتقلب. تم التعرف عليه من خلال نموذج ذكاء اصطناعي جديد صُمم لتحديد أي انفجارات أو أحداث كونية غير عادية في الوقت الحقيقي.

مكّن التنبيه المبكر الفريق من بدء ملاحظات المتابعة على الفور، وهو خطوة مهمة لالتقاط الانفجار من مراحله الأولى، وتغطية قصته بالكامل، واكتشاف أصوله.

بعد انتهاء الانفجار، تم رصده بواسطة تلسكوبات من الفضاء وكذلك من الأرض. في هذه الحالة، استخدم فريق تجربة السوبرنوفا الشابة (YSE) في جامعة كاليفورنيا في سانتا كروز تلسكوبين في مرصد هاواي البحثي الفلكي (هاليكالا).

“شيء مماثل تمامًا لهذا السوبرنوفا لم يُرَصد من قبل، لذا قد يكون نادرًا جدًا.”

– ريان فولي، أستاذ مشارك في الفلك والفيزياء الفلكية بجامعة كاليفورنيا في سانتا كروز

بينما البشر جيدون أيضًا في اكتشاف الأشياء “التي لا تشبه غيرها”، أشار إلى أن خوارزمية الذكاء الاصطناعي يمكنها الإشارة إليها مبكرًا بكثير مما قد نلاحظه، وهذا أمر حاسم للملاحظات الحساسة للوقت.

تشغل فريق فولي فعليًا YSE، وهو مسح زمني صُمم لاكتشاف سوبرنوفا جديدة (SNe) ومتحولات كونية أخرى خلال ساعات أو أيام من انفجارها. يعتمد أساسًا على تلسكوبات Pan-STARRS التي ستستطلع قريبًا 1500 درجة مربعة من السماء كل ثلاثة أيام.

وفقًا للموقع الرسمي، هدف YSE هو العثور على عينات إحصائية من المتحولات الشابة، الحمراء، والنادرة. كما يهدف إلى فهم تباين الثقوب السوداء بشكل أفضل.

مسح حوالي 4% من سماء الليل كل ثلاثة أيام مكن الفريق من اكتشاف آلاف الانفجارات الكونية الجديدة، مع عشرات منها خلال أيام أو ساعات من الانفجار.

الآن، اكتشفوا شيئًا مثيرًا حول SN 2023zkd، تم تفصيله في الدراسة المعنونة ‘Evidence for an Instability-induced Binary Merger in the Double-peaked, Helium-rich Type IIn Supernova 2023zkd‘.² نُشرت في مجلة Astrophysical Journal، وتم تمويل الدراسة من قبل NASA، ومؤسسة العلوم الوطنية، ومؤسسة مور، ومؤسسة باكارد.

وفقًا للفلكيين وراء الاكتشاف الأخير، كان من المحتمل حدوث تصادم بين النجمة الضخمة والثقب الأسود.

كانت النجمة محبوسة في مدار مع الثقب الأسود، ومع فقدان الطاقة من المدار، اقتربا من بعضهما. استمر تقاربهما بينما سحب جاذبية الثقب الأسود الشديدة الغبار والغاز من النجمة إلى قرص.

استمر هذا، وقبل أن تبتلع النجمة الثقب الأسود الكثيف، تسبب الضغط الجاذبي للثقب في انفجار النجمة.

عندما تصادم الانفجار مع أغلفة المادة من تفاعلات سابقة، الموجودة فوق وتحت القرص، أدى ذلك إلى حدث إضاءة متجددة دراماتيكي.

وفقًا لألكسندر جاجليانو، المؤلف الرئيسي للدراسة وزميل في معهد NSF للذكاء الاصطناعي والتفاعلات الأساسية:

“تحليلنا يُظهر أن الانفجار اندلع نتيجة لقاء كارثي مع ثقب أسود مرافق، وهو أقوى دليل حتى الآن على أن مثل هذه التفاعلات القريبة يمكنها فعليًا تفجير نجمة.”

بينما كان من المعروف أن معظم النجوم الضخمة في أنظمة ثنائية، أشار جاجليانو إلى أن “التقاط واحدة في لحظة تبادل الكتلة قبل انفجارها مباشرة نادر بشكل لا يصدق.”

لكن هذا ليس التفسير الوحيد. فكر الفريق فعليًا في عدة سيناريوهات أصلية للسوبرنوفا.

السيناريو الآخر، وفقًا لفريق العلماء، هو أن الثقب الأسود مزق النجمة الضخمة تمامًا قبل أن تنفجر بنفسها، عبر عملية تُسمى “التشويه إلى خيوط”. ثم سحب الثقب الأسود حطام النجمة. عندما اصطدم ذلك الحطام بالغاز المحيط، أنتج الضوء الساطع. لا تشير البيانات إلى أن هذا هو الحال بقوة.

في كلا السيناريوهين، يبقى الثقب الأسود الأثقل هو الشيء الوحيد المتبقي. وفقًا للدراسة، السلف الضوئي المتزايد وخصائص الانفجار تتوافق أكثر مع نجمة هيليوم ضخمة نصف مقطوعة تمر باندماج غير مستقر مع ثقب أسود مرافق.

انقر هنا لتتعرف على كل شيء حول تلسكوب جيمس ويب الفضائي.

الحياة الغريبة للسوبرنوفا SN 2023zkd

تقع SN 2023zkd على بعد حوالي 730 مليون سنة ضوئية من كوكبنا الأرض. في البداية، بدت كأي سوبرنوفا أخرى، انفجار ضوئي واحد يتلاشى ببطء مع الوقت. لكن الأمر لم يكن كذلك.

مع استمرار الفلكيين في مراقبة تلاشي SN 2023zkd على مدار عدة أشهر، وجدوا أن السوبرنوفا سطعت مرة أخرى. لذا، لجأ الفريق إلى دراسة البيانات الأرشيفية للحصول على insight حول هذا السلوك غير العادي، مما كشف عن سمة فريدة أخرى.

أظهرت الملاحظات من الأشعة فوق البنفسجية إلى الأشعة تحت الحمراء لهذا السوبرنوفا الاستثنائي انبعاثًا مسبقًا مستمرًا ومضيئًا يمتد لعدة سنوات قبل الاكتشاف، تلاه مرحلة ثانية من الزيادة البطيئة في السطوع في عامه الأخير.

بعد الاكتشاف، أظهر السوبرنوفا ذروتين سطوعيتين متقاربتين منفصلتين بـ 240 يومًا، أي حوالي ثمانية أشهر.

من الناحية الطيفية، عرض ملفات بلمرية متعددة المكونات غير متماثلة من خطوط بالمر وهيليوم (He I). تُستخدم هذه الخطوط الطيفية لتحديد عمر وتكوين التجمعات النجمية في المجرات وغيرها من الأجسام الكونية.

لذلك، قبل حدوث الانفجار، كان النظام يرتفع ببطء في السطوع لأكثر من أربع سنوات، أي حوالي 1,500 يوم. وهذا النوع من النشاط المطول قبل الانفجار نادرًا ما يُرى في السوبرنوفا.

عاشت النجمة في واقعيتين رئيسيتين من الانفجارات قبل أن تموت. أظهر تحليل مفصل أيضًا أن ضوء الانفجار كان نتيجة للمادة التي فقدتها النجمة في السنوات التي سبقت موتها.

“يظهر 2023zkd بعض أوضح العلامات التي رأيناها لتفاعل نجمة ضخمة مع مرافق قبل الانفجار بسنوات”، قال أحد مؤلفي الدراسة، آشلي فيلار، أستاذ مساعد في الفلك بجامعة هارفارد في ماساتشوستس. “نعتقد أن هذا قد يكون جزءًا من فئة كاملة من الانفجارات المخفية التي سيساعدنا الذكاء الاصطناعي على اكتشافها.”

لذلك، كان الارتفاع الذي حدث قبل الانفجار نتيجة لموجة الصدمة الخاصة بالسوبرنوفا التي تصطدم بالغاز منخفض الكثافة. ذروة أخرى، بعد أشهر، كانت نتيجة لتأثير بطيء ومستمر مع سحابة كثيفة على شكل قرص.

تشير هذه البنية الخاصة، إلى جانب سلوك ما قبل الانفجار، إلى أن النجمة المتوفية كانت تحت ضغط جاذبي هائل، ربما من مرافق مدمج قريب مثل ثقب أسود. بعد مناقشات مطولة، توصل الفريق إلى تفسير بأنها نظام ثنائي مع ثقب أسود.

للتأكد من أن الملاحظات متوافقة مع تفسيرهم، بنى الفريق النظام وأظهره منهجيًا بهذا الشكل.

قال فولي إن الفريق “بنى منصة البرمجيات التي نستخدمها لتجميع البيانات وإدارة الملاحظات. أدوات الذكاء الاصطناعي المستخدمة في هذه الدراسة متكاملة في هذا النظام البيئي للبرمجيات.”

بينما تُظهر الدراسة الأخيرة أهمية الذكاء الاصطناعي في رصد الأحداث الكونية النادرة في الوقت الحقيقي، يشير الفلكيون أيضًا إلى مرافق مثل مرصد فيرا سي. روبن والدور الحيوي الذي يمكن أن تلعبه خلال العقد القادم.

كان يُعرف سابقًا باسم تلسكوب المسح المتزامن الواسع (LSST)، يقع المرصد في جبال الأنديز التشيلية ومزود بتلسكوب 8.4 متر وأكبر كاميرا رقمية لتوثيق السماء الجنوبية بالكامل كل بضعة ليالٍ. هدفه فهم طبيعة المادة المظلمة، وإنشاء جرد للأجسام مثل الكويكبات والمذنبات في النظام الشمسي، واستكشاف الثقوب السوداء والنجوم المتفجرة، ورسم خريطة لمجرتنا.

مع توقع اكتشاف ما يقرب من 10⁵ سوبرنوفا من نوع IIn سنويًا من خلال مسح الإرث للفضاء والوقت من مرصد روبن، أشارت الدراسة إلى أن عينات الفوتومتري (المقاسة لشدة الضوء المنبعث من الأجرام الفلكية) ستزداد بشكل كبير هذا العام. وقالت الدراسة:

“ستلعب الخوارزميات المصممة لتحديد هذه المتحولات طويلة العمر والمتجددة دورًا حاسمًا في توصيف كامل نطاق الأحداث ذات التفاعل القوي.”

ستُمكّن الملاحظات من مرصد روبن، إلى جانب اكتشاف الذكاء الاصطناعي في الوقت الحقيقي، الفلكيين من اكتشاف ودراسة أحداث أكثر ندرة وتعقيدًا، مما يساعدنا على فهم أفضل لكيفية عيش وموت النجوم الضخمة في الأنظمة الثنائية.

“نحن الآن ندخل عصرًا يمكننا فيه التقاط هذه الأحداث النادرة تلقائيًا عندما تحدث، وليس بعد ذلك فقط. وهذا يعني أننا يمكننا أخيرًا ربط النقاط بين حياة النجمة وموتها، وهذا أمر مثير للغاية.”

– جاجليانو

في الوقت نفسه، أشار فولي إلى أنه على الرغم من صعوبة توقع مسار الذكاء الاصطناعي ، إلا أنه لا يزال متقدمًا وله العديد من الاستخدامات التي تتجاوز الفلك. قال:

“يمكنك بسهولة تخيل استخدام تقنيات مماثلة لفحص الأمراض، والتركيز على الهجمات الإرهابية، ومعالجة القضايا الصحية النفسية مبكرًا، واكتشاف الاحتيال المالي. أي مكان يمكن فيه اكتشاف الشذوذات في الوقت الحقيقي قد تكون هذه التقنيات ذات فائدة في المستقبل.”

اسحب للتمرير →

الاستثمار في تكنولوجيا الفضاء

بينما تتواجد عدة شركات عامة في مواقع استراتيجية في مجال تكنولوجيا استكشاف الفضاء بالذكاء الاصطناعي، Northrop Grumman (NOC ) يبرز كمقاول رئيسي للمهام الفضائية.

هذا يشمل أكبر وأعقد تلسكوب فضائي تم بناؤه على الإطلاق. تم بناء تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا بالشراكة مع Northrop Grumman، الذي قاد تصميم وتطوير وتكامل نظام المراقبة. في عام 2022، كشف التلسكوب عن صورته الأولى.

Northrop Grumman (NOC )

توسعت الشركة أيضًا في استخدام الذكاء الاصطناعي في الفضاء لتحسين عمليات المركبات الفضائية. من خلال تطوير تكنولوجيا الروبوتات الذكية، تهدف إلى تمكين العمليات في بيئات معقدة للغاية، بما في ذلك المهمات الفضائية المستقبلية. من المخطط أيضًا تطبيق الذكاء الاصطناعي الوكائي عبر جميع مراحل عمليات المركبة الفضائية.

بشكل عام، تعمل شركة التكنولوجيا العالمية للفضاء والدفاع عبر عدة قطاعات رئيسية: أنظمة الفضاء، أنظمة المهمات، أنظمة الدفاع، وأنظمة الطيران.

تبلغ قيمتها السوقية 84.8 مليار دولار مع أسهم NOC، حتى وقت كتابة هذا النص، تُتداول بسعر 592.44 دولار، بارتفاع 26.24% منذ بداية العام. لديها ربحية السهم (TTM) قدرها 25.36 ومضاعف السعر إلى الأرباح (TTM) 23.36. يتمتع مساهمو Northrop Grumman بعائد توزيعات قدره 1.56%.

فيما يتعلق بأدائها المالي، في الربع الثاني من عام 2025، أبلغت الشركة عن مبيعات بقيمة 10.4 مليار دولار. وبلغ صافي الأرباح لتلك الفترة 1.2 مليار دولار، أي 8.15 دولار للسهم المخفّف.

كان دخلها التشغيلي 335 مليون دولار، وصافي النقد من الأنشطة التشغيلية 557 مليون دولار، وتدفق النقد الحر 468 مليون دولار. بلغ إجمالي الجوائز الصافية في الربع 7.4 مليار دولار، بينما بلغ إجمالي الأعمال المتأخرة 89.7 مليار دولار.

“نحن نعمل مع عملائنا لتسريع تسليم القدرات لتمكين رؤيتهم للسلام من خلال القوة. نستمر في رؤية طلب متزايد عالميًا على مجموعة منتجاتنا الواسعة.”

– الرئيس التنفيذي كاثي واردن

كما أعادت الشركة أكثر من 700 مليون دولار للمساهمين عبر عمليات إعادة شراء الأسهم وتوزيعات الأرباح.

دور الذكاء الاصطناعي في علم الفلك وما بعده

يُعيد الذكاء الاصطناعي تشكيل الصناعات، بما في ذلك علم الفلك، حيث أصبح أداة حاسمة تمكّن العلماء من التقاط أحداث كونية نادرة وعابرة مثل SN 2023zkd في الوقت الحقيقي، وهو ما كان شبه مستحيل قبل بضع سنوات.

مع دمج أدوات الذكاء الاصطناعي مع مسوحات السماء الضخمة ومراصد مثل روبن، تُفتح الأبواب أمام اكتشافات أكثر، وتُظهر أن هذه التقنيات نفسها يمكن تطبيقها في الطب، والمالية، والأمن القومي، وما بعده، مما يبرز إمكاناتها المتقاطع الضخم، وإشارة إلى عصر جديد من الابتكار.

انقر هنا لتتعرف على كل شيء حول الاستثمار في الذكاء الاصطناعي.

المراجع:

1. هان، س.، ليموس، ب.، باركر، ل.، وآخرون. قيود كونية من تجميع المجرات غير الغاوسي وغير الخطي باستخدام إطار SimBIG للاستدلال. Nature Astronomy، 8، 1457–1467، نُشرت 21 أغسطس 2024. https://doi.org/10.1038/s41550-024-02344-2
2. جاغليانو، أ.، فيلار، ف. أ.، ماتسوموتو، ت.، جونز، د. أ.، رانسوم، س. ل.، نوجنت، أ. إ.، هيراماتسو، د.، أوشتيل، ك.، تسونا، د.، دونغ، ي.، وآخرون. دليل على اندماج ثنائي ناتج عن عدم استقرار في السوبرنوفا المزدوج القمة، الغني بالهيليوم من النوع IIn 2023zkd. The Astrophysical Journal، 989، 182، نُشر 13 أغسطس 2025. https://doi.org/10.3847/1538-4357/adea38