L’IA détecte la supernova rare SN 2023zkd en temps réel

Une supernova rare nommée SN 2023zkd a été découverte par des astronomes grâce à l’intelligence artificielle (IA).

L’IA est désormais largement utilisée dans de nombreux secteurs tels que la finance, la santé, la fabrication, la cybersécurité, la gestion des catastrophes et le service client. Elle transforme le monde en automatisant les tâches répétitives, en fonctionnant en continu sans fatigue, en traitant et en analysant d’énormes quantités de données complexes, en minimisant les erreurs et en améliorant la prise de décision.

La technologie, qui désigne la capacité des machines à accomplir des tâches généralement liées à l’intelligence humaine, aide également à détecter de nouveaux objets dans le ciel et à approfondir notre compréhension de l’univers.

Par exemple, il y a quelques mois, l’IA a aidé une équipe internationale d’astronomes à percer les mystères de l’univers en évaluant des données sur les trous noirs. En utilisant plus de 12 millions de simulations, les chercheurs ont découvert que le trou noir central de la Voie lactée tourne à presque sa vitesse maximale.

Pour y parvenir, l’équipe a utilisé des simulations synthétiques pour entraîner le réseau, permettant la découverte de nouvelles connaissances cosmiques sur les trous noirs.

Le réseau a été entraîné pour extraire des informations à partir des données derrière les images du trou noir Sagittarius A* présentées par la collaboration Event Horizon Telescope (EHT) en 2022.

Alors que les études précédentes n’utilisaient qu’une petite quantité de données synthétiques réalistes, la dernière étude a introduit des millions de fichiers dans un réseau neuronal bayésien, rendu possible grâce aux capacités de calcul à haut débit du CHTC, afin de réaliser une comparaison plus précise entre les données EHT et les modèles.

Le réseau neuronal a suggéré que le trou noir tourne à presque sa vitesse maximale, et que l’émission à proximité n’est pas causée par un jet mais par des électrons extrêmement chauds dans le disque d’accrétion environnant. De plus, les champs magnétiques du disque semblent se comporter différemment de ce qui a été précédemment suspecté.

Selon le chercheur principal Michael Janssen de l’Université Radboud de Nimègue:

“Le fait que nous contredisions la théorie dominante est, bien sûr, excitant. Cependant, je considère notre approche IA et apprentissage automatique principalement comme une première étape. Ensuite, nous améliorerons et étendrons les modèles et simulations associés.”

Une autre étude de l’année dernière a utilisé l’IA pour déterminer cinq paramètres cosmologiques ou les “paramètres de l’univers¹” avec précision. Ces paramètres, extraits d’un ensemble de données (SDSS) contenant des informations sur plus de 100 000 galaxies, déterminent le fonctionnement de l’univers à grande échelle.

Pour extraire des informations précieuses du jeu de données, l’équipe doit d’abord entraîner l’IA sur ce qu’il faut rechercher, et pour cela, ils ont créé 2 000 univers simulés, chacun avec des paramètres cosmologiques différents et des défis réels rencontrés dans les relevés de galaxies. 

Ensuite, elle a été alimentée avec des données réelles du SDSS Baryon Oscillation Spectroscopic Survey, fournissant des résultats impressionnants qui permettent aux astronomes d’en faire plus avec moins de données et de repousser les limites de l’astronomie.

Dans la découverte la plus récente, les scientifiques ont utilisé un nouveau système d’IA appelé Lightcurve Anomaly Identification and Similarity Search (LAISS), qui est basé sur l’algorithme de Spotify.

Créé par l’université de recherche mondiale UC Santa Cruz, le système compare les caractéristiques de la supernova SN 2023zkd à un ensemble de données d’objets connus afin de détecter toute anomalie, pouvant indiquer un phénomène rare. Lorsque l’IA trouve quelque chose qui mérite d’être examiné, elle envoie les candidats aux chercheurs pour une analyse en temps réel.

En utilisant ce système d’IA, les astronomes ont pu identifier la supernova quelques heures après son explosion. Une supernova est une explosion extrêmement puissante et brillante d’une étoile, qui fait partie des événements les plus lumineux de l’univers et peut temporairement éclipser des galaxies entières. 

Les supernovas constituent une partie essentielle du cosmos, car elles créent et diffusent des éléments lourds, qui sont les blocs de construction fondamentaux des futures étoiles, planètes et vies.

Ce sont des événements brefs, mais avant que la SN 2023zkd ne s’estompe, les chercheurs ont pu réaliser des observations de suivi rapides. Les preuves suggèrent que cette explosion particulière résulte d’une étoile massive ayant une rencontre catastrophique avec un compagnon trou noir.

Le compagnon a soit partiellement avalé l’étoile, soit l’a déchirée avant qu’elle ne puisse exploser d’elle-même.

Il est à noter que l’IA utilisée par les astronomes pour détecter des anomalies fugaces en temps réel, de façon régulière et « sans dépendre de la chance », pourrait également être employée pour le diagnostic médical, la prévention de la fraude financière et la sécurité nationale, démontrant la polyvalence et les capacités étendues du système.

Capturer les explosions cosmiques à leurs premiers instants

La dernière découverte a été signalée ce mois-ci par une collaboration astronomique, qui a noté une explosion d’une énorme étoile confinée dans une orbite avec un trou noir. Cette découverte a été réalisée grâce à un système d’IA, qui recherche activement les étoiles immédiatement après leur explosion.

Le nom de l’explosion est SN 2023zkd, et elle a été détectée pour la première fois il y a deux ans par le Zwicky Transient Facility. Elle a été identifiée grâce à un tout nouveau modèle d’IA, qui a été conçu pour signaler toute explosion ou événement cosmique inhabituel en temps réel.

Disposer d’une alerte précoce a permis à l’équipe de chercheurs de commencer immédiatement les observations de suivi, ce qui est une étape importante pour capturer l’explosion dès ses premiers stades, couvrir son histoire complète et en trouver les origines.

Une fois l’explosion terminée, elle a été observée par des télescopes depuis l’espace ainsi que depuis le sol. Dans ce cas, deux télescopes de l’observatoire de recherche astronomique d’Hawaï (Haleakalāa) ont été utilisés par le Young Supernova Experiment (YSE) basé à UC Santa Cruz.

“Quelque chose d’exactement comme cette supernova n’a pas été vu auparavant, donc il pourrait être très rare.”

– Ryan Foley, professeur associé d’astronomie et d’astrophysique à UC Santa Cruz

Alors que les humains sont également doués pour repérer les choses qui ‘ne sont pas comme les autres’, l’algorithme d’IA, a-t-il noté, peut les signaler beaucoup plus tôt que nous ne le remarquerions, ce qui est crucial pour les observations sensibles au temps.

L’équipe de Foley gère en fait YSE, une enquête en domaine temporel conçue pour découvrir de nouvelles supernovas (SNe) et d’autres transitoires cosmiques dans les heures ou les jours suivant leur explosion. Elle fonctionne principalement avec les télescopes Pan-STARRS qui vont bientôt balayer 1500 degrés carrés du ciel tous les trois jours. 

Selon le site officiel, le but de YSE est de trouver des échantillons statistiques de transitoires jeunes, rouges et rares. Il vise également à mieux comprendre la variabilité des trous noirs.

Balayer environ 4 % du ciel nocturne tous les trois jours a permis à l’équipe de découvrir des milliers de nouvelles explosions cosmiques, dont des dizaines quelques jours ou heures après l’explosion. 

Maintenant, ils ont découvert quelque chose d’intéressant concernant SN 2023zkd, qui a été détaillé dans l’étude intitulée ‘Preuve d’une fusion binaire induite par une instabilité dans la supernova de type IIn à double pic, riche en hélium 2023zkd.’² Publiée dans l’Astrophysical Journal, l’étude est financée par la NASA, la National Science Foundation, la Moore Foundation, et la Packard Foundation.

Selon les astronomes à l’origine de la dernière découverte, une collision entre l’étoile massive et le trou noir était inévitable.

L’étoile était enfermée dans une orbite avec le trou noir, et alors que l’énergie était perdue de l’orbite, ils se rapprochaient l’un de l’autre. Leur séparation continuait de diminuer tandis que la gravité intense du trou noir tirait la poussière et le gaz de l’étoile vers un disque.

Cela a continué, et avant que l’étoile ne puisse dévorer le trou noir dense, le stress gravitationnel de ce dernier a fait exploser l’étoile.

Lorsque l’explosion a heurté les coquilles de matière provenant d’interactions antérieures, situées au-dessus et au-dessous du disque, elle a alimenté un événement de re-brillance spectaculaire.

Selon Alexander Gagliano, l’auteur principal de l’étude et chercheur à l’Institut NSF pour l’Intelligence Artificielle et les Interactions Fondamentales:

“Notre analyse montre que l’explosion a été déclenchée par une rencontre catastrophique avec un compagnon trou noir, et constitue la preuve la plus forte à ce jour que de telles interactions rapprochées peuvent réellement faire exploser une étoile.” 

Bien qu’il soit connu que la plupart des étoiles massives sont en binaires, Gagliano a noté que “capturer une étoile en train d’échanger de la masse peu avant son explosion est incroyablement rare.”

Mais ce n’est pas la seule interprétation. L’équipe a réellement envisagé plusieurs scénarios d’origine pour la supernova.

L’autre, selon l’équipe de scientifiques, est que le trou noir a complètement déchiré l’étoile massive avant qu’elle ne puisse exploser d’elle-même, via un processus appelé « spaghettification ». Le trou noir a ensuite attiré les débris de l’étoile. Lorsque ces débris se sont écrasés dans le gaz qui l’entoure, ils ont produit la lumière brillante. Les données ne suggèrent pas fortement que ce soit le cas.

Dans les deux scénarios, le trou noir le plus lourd est la seule chose qui reste. Selon l’étude, le précurseur optique en hausse et les caractéristiques de l’explosion sont trouvés comme étant les plus cohérents avec une étoile He énorme et partiellement dépouillée subissant une fusion induite par une instabilité avec un compagnon trou noir.

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La vie étrange de la supernova SN 2023zkd

SN 2023zkd se trouve à environ 730 millions d’années-lumière de notre planète Terre. Au départ, elle ressemblait à n’importe quelle supernova, une unique rafale de lumière qui s’estompe lentement avec le temps. Mais ce n’était pas le cas. 

Alors que les astronomes continuaient à surveiller le déclin de SN 2023zkd pendant plusieurs mois, ils ont constaté que la supernova s’est à nouveau éclaircie. Ainsi, l’équipe s’est tournée vers l’étude des données d’archives pour obtenir un aperçu de ce comportement inhabituel, ce qui a révélé une autre caractéristique unique.

Les observations du UV à l’infrarouge de la supernova extraordinaire ont montré une émission précurseur persistante et lumineuse s’étendant sur plusieurs années avant la découverte, suivie d’une deuxième phase d’éclaircissement lent au cours de son année finale.

Après la découverte, la supernova a présenté deux pics de luminosité comparables séparés de 240 jours, soit environ huit mois.

Spectroscopiquement, elle présentait des profils Balmer et He I fortement asymétriques et multicomposants. Ce sont des lignes spectrales spécifiques d’hydrogène (H) et d’hélium (He) observées dans les spectres stellaires, utilisées pour déterminer l’âge et la composition des populations stellaires dans les galaxies et autres objets cosmiques.

Ainsi, avant même que l’explosion ne se produise, le système augmentait déjà lentement en luminosité pendant plus de quatre ans, soit environ 1 500 jours. Et ce type d’activité prolongée avant l’explosion est rarement observé dans les supernovas. 

L’étoile a essentiellement connu deux éruptions majeures avant de mourir. Une analyse détaillée a également indiqué que la lumière de l’explosion était le résultat du matériau que l’étoile avait perdu dans les années précédant sa mort. 

“2023zkd montre certains des signes les plus clairs que nous ayons vus d’une étoile massive interagissant avec un compagnon dans les années précédant l’explosion,” a déclaré la co-auteure de l’étude, Ashley Villar, professeure assistante d’astronomie à l’Université Harvard dans le Massachusetts. “Nous pensons que cela pourrait faire partie d’une classe entière d’explosions cachées que l’IA nous aidera à découvrir.”

Ainsi, l’éclaircissement survenu avant l’explosion était le résultat de l’onde de choc de la supernova percutant un gaz à faible densité. Un autre pic, quelques mois plus tard, était le résultat d’un impact lent et soutenu avec le nuage dense en forme de disque.

Cette structure particulière, ainsi que le comportement pré-explosion, indique que l’étoile mourante subit un stress gravitationnel extrême, possiblement d’un compagnon compact voisin comme un trou noir. Après de longues discussions, l’équipe a proposé l’explication qu’il s’agissait d’un système binaire avec un trou noir.

Afin de s’assurer que les observations sont alignées avec leur explication, l’équipe a construit le système et l’a démontré méthodiquement tel quel.

L’équipe “a construit la plateforme logicielle que nous utilisons pour consolider les données et gérer les observations. Les outils d’IA utilisés pour cette étude sont intégrés dans cet écosystème logiciel,” a déclaré Foley.

Alors que la dernière étude montre l’importance de l’IA pour repérer les événements cosmiques rares en temps réel, les astronomes soulignent également des installations comme le Vera C. Rubin Observatory et le rôle important qu’elles pourront jouer au cours de la prochaine décennie. 

Autrefois connu sous le nom de Large Synoptic Survey Telescope (LSST), l’observatoire est situé dans les montagnes des Andes chiliennes et est équipé d’un télescope de 8,4 mètres et du plus grand appareil photo numérique pour documenter l’ensemble du ciel sud chaque quelques nuits. Son objectif est de comprendre la nature de la matière noire, de créer un inventaire d’objets tels que les astéroïdes et les comètes du système solaire, d’explorer les trous noirs et les étoiles explosives, et de cartographier la Voie lactée.

Avec le futur Legacy Survey for Space and Time du Rubin Observatory qui devrait découvrir ∼10⁵ par an, l’étude a noté que les échantillons photométriques (concernés par la mesure de l’intensité ou du flux de lumière émis par les objets astronomiques) de SNe IIn augmenteront de façon spectaculaire cette année. L’étude a déclaré:

“Les algorithmes conçus pour signaler ces transitoires de longue durée et de re-brillance joueront un rôle crucial dans la caractérisation de l’ensemble des événements fortement interactifs.”

Les observations du Rubin Observatory, combinées à la détection en temps réel par l’IA, permettront aux astronomes de découvrir et d’étudier des événements plus rares et complexes, nous aidant à mieux comprendre comment les étoiles massives vivent et meurent dans des systèmes binaires.

“Nous entrons maintenant dans une ère où nous pouvons automatiquement capturer ces événements rares au moment même où ils se produisent, pas seulement après coup. Cela signifie que nous pouvons enfin commencer à relier les points entre la façon dont une étoile vit et la façon dont elle meurt, et c’est incroyablement excitant.”

– Gagliano

Pendant ce temps, Foley a noté que bien que prédire le chemin de l’IA soit difficile, elle reste avancée et possède de nombreuses utilisations qui dépassent l’astronomie. Il a déclaré:

“Vous pouvez facilement imaginer que des techniques similaires soient utilisées pour dépister des maladies, concentrer l’attention sur les attaques terroristes, traiter précocement les problèmes de santé mentale et détecter la fraude financière. Partout où la détection en temps réel d’anomalies pourrait être utile, ces techniques joueront probablement un rôle à terme.”

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Investir dans la technologie spatiale

Alors que plusieurs sociétés publiques sont stratégiquement positionnées dans le domaine de la technologie d’exploration spatiale par IA, Northrop Grumman (NOC ) se distingue comme un contractant clé pour les missions spatiales.

Cela comprend le plus grand et le plus complexe télescope spatial jamais construit. Le télescope spatial James Webb de la NASA a été construit en partenariat avec Northrop Grumman, qui a dirigé la conception, le développement et l’intégration du système de l’observatoire. En 2022, le télescope a révélé sa première image.

Northrop Grumman (NOC )

L’entreprise a également élargi son utilisation de l’IA dans l’espace afin d’améliorer les opérations des engins spatiaux. En développant la technologie de robotique IA, elle vise à permettre des opérations dans des environnements hautement complexes, y compris les futures missions spatiales. L’IA agentique est également prévue pour être appliquée à toutes les phases des opérations des engins spatiaux.

En général, la société mondiale de technologie aérospatiale et de défense opère à travers quelques segments clés: Space Systems, Mission Systems, Defense Systems, et Aeronautics Systems.

Elle possède une capitalisation boursière de 84,8 milliards de dollars avec les actions NOC, à la date de rédaction, cotées à 592,44 $, en hausse de 26,24 % depuis le début de l’année (YTD). Elle a un BPA (TTM) de 25,36 et un PER (TTM) de 23,36. Les actionnaires de Northrop Grumman bénéficient d’un rendement du dividende de 1,56 %.

En ce qui concerne ses finances, pour le deuxième trimestre 2025, la société a déclaré des ventes de 10,4 milliards de dollars. Le bénéfice net pour la période s’est élevé à 1,2 milliard de dollars, soit 8,15 $ par action diluée. 

Son revenu d’exploitation était de 335 millions de dollars, la trésorerie nette provenant des activités opérationnelles était de 557 millions de dollars, et le flux de trésorerie disponible était de 468 millions de dollars. Les attributions nettes du trimestre totalisaient 7,4 milliards de dollars, tandis que le carnet de commandes total était de 89,7 milliards de dollars. 

“Nous travaillons avec nos clients pour accélérer la livraison de capacités afin de permettre leur vision de la paix par la force. Nous continuons à constater une demande croissante à l’échelle mondiale pour notre large gamme d’offres de produits.”

– CEO Kathy Warden

L’entreprise a également retourné plus de 700 millions de dollars aux actionnaires via des rachats d’actions et des dividendes.

Le rôle de l’IA en astronomie et au-delà

L’IA transforme les industries, y compris l’astronomie, où elle est devenue un outil essentiel permettant aux scientifiques de capturer en temps réel des événements cosmiques rares et fugaces comme SN 2023zkd, ce qui était presque impossible il y a quelques années.

Alors que les outils d’IA se combinent avec d’immenses relevés du ciel et des observatoires comme Rubin pour ouvrir la porte à de nombreuses découvertes supplémentaires, le fait que ces mêmes techniques puissent également être appliquées à la médecine, aux finances, à la sécurité nationale et au-delà souligne leur énorme potentiel de transversalité, annonçant une nouvelle ère d’innovation.

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Références:

1. Hahn, C., Lemos, P., Parker, L., et al. Cosmological constraints from non-Gaussian and nonlinear galaxy clustering using the SimBIG inference framework. Nature Astronomy, 8, 1457–1467, publié le 21 août 2024. https://doi.org/10.1038/s41550-024-02344-2
2. Gagliano, A., Villar, V. A., Matsumoto, T., Jones, D. O., Ransome, C. L., Nugent, A. E., Hiramatsu, D., Auchettl, K., Tsuna, D., Dong, Y., et al. Evidence for an instability-induced binary merger in the double-peaked, helium-rich Type IIn supernova 2023zkd. The Astrophysical Journal, 989, 182, publié le 13 août 2025. https://doi.org/10.3847/1538-4357/adea38