AI Mendeteksi Supernova Langka SN 2023zkd secara Waktu Nyata

Sebuah supernova langka bernama SN 2023zkd telah ditemukan oleh astronom dengan bantuan kecerdasan buatan (AI).

AI sekarang secara luas digunakan di berbagai industri seperti keuangan, perawatan kesehatan, manufaktur, keamanan siber, manajemen bencana, dan layanan pelanggan. AI mengubah dunia dengan mengotomatiskan tugas berulang, beroperasi terus-menerus tanpa kelelahan, memproses dan menganalisis sejumlah besar data kompleks, meminimalkan kesalahan, dan meningkatkan pengambilan keputusan.

Teknologi ini, yang merujuk pada kemampuan mesin untuk melakukan tugas yang biasanya terkait dengan kecerdasan manusia, juga membantu kami mendeteksi objek baru di langit dan memperdalam pemahaman kami tentang alam semesta.

Misalnya, beberapa bulan lalu, AI membantu tim astronom internasional mengungkap misteri alam semesta dengan menilai data tentang lubang hitam. Dengan menggunakan lebih dari 12 juta simulasi, peneliti menemukan bahwa lubang hitam pusat Bima Sakti berputar hampir pada kecepatan maksimumnya.

Untuk mencapai hal ini, tim menggunakan simulasi sintetis untuk melatih jaringan, memungkinkan penemuan wawasan kosmik baru tentang lubang hitam.

Jaringan tersebut dilatih untuk mengungkap informasi dari data di balik gambar lubang hitam Sagittarius A* yang dipresentasikan oleh Kolaborasi Event Horizon Telescope (EHT) pada tahun 2022.

Sementara studi sebelumnya hanya menggunakan sejumlah kecil data sintetis realistis, studi terbaru memasukkan jutaan file ke dalam jaringan saraf Bayesian, yang dimungkinkan oleh kemampuan komputasi berkecepatan tinggi CHTC, untuk membuat perbandingan yang lebih akurat antara data EHT dan model.

Jaringan saraf menyarankan bahwa lubang hitam berputar hampir pada kecepatan maksimum, dan emisi di sekitarnya tidak disebabkan oleh jet melainkan oleh elektron sangat panas di dalam cakram akresi di sekitarnya. Selain itu, medan magnet di cakram tampaknya berperilaku berbeda dari apa yang sebelumnya diduga.

Menurut peneliti utama Michael Janssen dari Radboud University Nijmegen:

“Bahwa kami menentang teori yang berlaku, tentu saja menarik. Namun, saya melihat pendekatan AI dan pembelajaran mesin kami terutama sebagai langkah pertama. Selanjutnya, kami akan memperbaiki dan memperluas model serta simulasi terkait.”

Studi lain tahun lalu menggunakan AI untuk menentukan lima parameter kosmologis atau \”pengaturan alam semesta\”¹ dengan presisi. Parameter-parameter ini, diekstrak dari dataset (SDSS) yang berisi informasi tentang lebih dari 100.000 galaksi, menentukan bagaimana alam semesta beroperasi pada skala terbesar.

Untuk mengekstrak informasi berharga dari dataset, tim harus terlebih dahulu melatih AI tentang apa yang harus dicari, dan untuk itu, mereka membuat 2.000 alam semesta simulasi, masing-masing dengan pengaturan kosmologis yang berbeda dan tantangan dunia nyata yang dialami dalam survei galaksi. 

Kemudian, data nyata dari SDSS Baryon Oscillation Spectroscopic Survey dimasukkan, memberikan hasil mengesankan yang memungkinkan astronom melakukan lebih banyak dengan data yang lebih sedikit dan mendorong batas-batas astronomi.

Sekarang, dalam penemuan terbaru, ilmuwan menggunakan sistem AI baru yang disebut Lightcurve Anomaly Identification and Similarity Search (LAISS), yang berbasis pada algoritma Spotify.

Dibuat oleh universitas riset global, UC Santa Cruz, sistem ini membandingkan fitur supernova SN 2023zkd dengan dataset objek yang dikenal untuk mendeteksi anomali apa pun, yang dapat menunjukkan fenomena langka. Ketika AI menemukan sesuatu yang layak diperiksa, ia mengirimkan kandidat ke peneliti untuk analisis secara real-time.

Dengan menggunakan sistem AI tersebut, para astronom dapat mengidentifikasi supernova dalam hitungan jam setelah ledakannya. Supernova adalah ledakan bintang yang sangat kuat dan terang, yang merupakan salah satu peristiwa paling bersinar di alam semesta yang dapat sementara mengalahkan seluruh galaksi.

Supernova merupakan bagian penting dari kosmos, karena mereka menciptakan dan menyebarkan unsur berat, yang merupakan blok bangunan fundamental untuk bintang, planet, dan kehidupan di masa depan.

Ini adalah peristiwa singkat, tetapi sebelum SN 2023zkd memudar, peneliti dapat melakukan observasi lanjutan secara cepat. Bukti menunjukkan ledakan khusus ini merupakan hasil dari bintang masif yang mengalami pertemuan katastrofik dengan pasangan lubang hitam.

Pasangan tersebut entah menelan bintang secara parsial atau merobeknya sebelum bintang dapat meledak dengan sendirinya.

Secara mencolok, AI yang digunakan oleh para astronom untuk menemukan anomali singkat secara real-time, secara rutin, dan ‘tanpa mengandalkan keberuntungan,’ juga dapat digunakan untuk diagnostik medis, pencegahan penipuan keuangan, dan keamanan nasional, menunjukkan fleksibilitas dan kemampuan luas sistem tersebut.

Menangkap Ledakan Kosmik pada Momen Terawalnya

Penemuan terbaru dilaporkan bulan ini oleh kolaborasi astronomi, yang mencatat ledakan bintang raksasa yang terikat dalam orbit dengan lubang hitam. Penemuan ini dibuat dengan bantuan sistem AI, yang secara aktif mencari bintang segera setelah mereka meledak.

Nama ledakan tersebut adalah SN 2023zkd, dan pertama kali terdeteksi dua tahun lalu oleh Zwicky Transient Facility. Itu diidentifikasi melalui model AI baru, yang dirancang untuk menandai setiap ledakan atau peristiwa kosmik yang tidak biasa secara real-time.

Memiliki peringatan dini memungkinkan tim peneliti memulai observasi lanjutan segera, yang merupakan langkah penting untuk menangkap ledakan sejak tahap awal, mencakup seluruh ceritanya, dan menemukan asal-usulnya.

Setelah ledakan selesai, itu diamati oleh teleskop dari luar angkasa serta di daratan. Dalam kasus ini, dua teleskop di observatorium penelitian astronomi Hawaii (Haleakalāa) digunakan oleh Young Supernova Experiment (YSE) yang berbasis di UC Santa Cruz.

“Sesuatunya persis seperti supernova ini belum pernah dilihat sebelumnya, jadi mungkin sangat langka.”

– Ryan Foley, Profesor Associate astronomi dan astrofisika di UC Santa Cruz

Sementara manusia juga baik dalam menemukan hal-hal yang ‘tidak seperti yang lain,’ algoritma AI, katanya, dapat menandainya jauh lebih awal daripada yang kita perhatikan, dan itu penting untuk observasi yang sensitif terhadap waktu.

Tim Foley sebenarnya menjalankan YSE, survei domain-waktu yang dirancang untuk menemukan supernova baru (SNe) dan transien kosmik lainnya dalam hitungan jam atau hari setelah ledakannya. Ini terutama beroperasi dengan teleskop Pan-STARRS yang akan segera memindai 1500 derajat persegi langit setiap tiga hari.

Menurut situs resmi, tujuan YSE adalah menemukan sampel statistik transien muda, merah, dan langka. Ini juga bertujuan untuk lebih memahami variabilitas lubang hitam.

Memindai sekitar 4% langit malam setiap tiga hari telah memungkinkan tim menemukan ribuan ledakan kosmik baru, dengan puluhan di antaranya hanya beberapa hari atau jam setelah ledakan.

Sekarang, mereka menemukan sesuatu yang menarik tentang SN 2023zkd, yang dirinci dalam studi berjudul ‘Evidence for an Instability-induced Binary Merger in the Double-peaked, Helium-rich Type IIn Supernova 2023zkd.’² Dipublikasikan di Astrophysical Journal, studi ini didanai oleh NASA, National Science Foundation, Moore Foundation, dan Packard Foundation.

Menurut para astronom di balik penemuan terbaru, tabrakan antara bintang masif dan lubang hitam sudah pasti terjadi.

Bintang tersebut terikat dalam orbit dengan lubang hitam, dan ketika energi hilang dari orbit, mereka semakin mendekat satu sama lain. Jarak mereka terus berkurang sementara gravitasi intens lubang hitam menarik debu dan gas dari bintang ke dalam cakram.

Hal ini berlanjut, dan sebelum bintang dapat menelan lubang hitam yang padat, tekanan gravitasi lubang hitam menyebabkan bintang meledak.

Ketika ledakan bertabrakan dengan lapisan material dari interaksi sebelumnya, yang terletak di atas dan di bawah cakram, hal itu menghasilkan peristiwa penyinaran kembali yang dramatis.

According to Alexander Gagliano, the study’s lead author and a fellow at the NSF Institute for Artificial Intelligence and Fundamental Interactions:

“Analisis kami menunjukkan bahwa ledakan dipicu oleh pertemuan katastrofik dengan pasangan lubang hitam, dan merupakan bukti terkuat hingga saat ini bahwa interaksi dekat semacam itu dapat benar-benar meledakkan sebuah bintang.” 

Meskipun sudah diketahui bahwa kebanyakan bintang masif berada dalam sistem biner, Gagliano mencatat bahwa \”menangkap satu dalam aksi pertukaran massa sesaat sebelum meledak sangatlah langka.\”

Namun ini bukan satu-satunya interpretasi. Tim sebenarnya mempertimbangkan beberapa skenario asal untuk supernova.

Yang lain, menurut tim ilmuwan, adalah bahwa lubang hitam merobek bintang masif sepenuhnya sebelum dapat meledak dengan sendirinya, melalui proses yang disebut \”spaghettifikasi.\” Lubang hitam kemudian menarik puing-puing bintang. Ketika puing-puing itu menabrak gas di sekitarnya, menghasilkan cahaya terang. Data tidak menunjukkan hal ini dengan kuat.

Dalam kedua skenario, lubang hitam yang lebih berat adalah satu-satunya yang tersisa. Menurut studi, prekursor optik yang menyinari dan karakteristik ledakan ditemukan paling konsisten dengan bintang He yang sangat besar dan setengah terkelupas yang mengalami merger yang dipicu oleh ketidakstabilan dengan pasangan lubang hitam.

Klik di sini untuk mempelajari semua tentang James Webb Space Telescope.

Kehidupan Aneh Supernova SN 2023zkd

SN 2023zkd terletak kira-kira 730 juta tahun cahaya dari planet Bumi kita. Pada awalnya, ia tampak seperti supernova biasa, sebuah ledakan cahaya tunggal yang perlahan memudar seiring waktu. Namun ternyata tidak demikian.

Saat para astronom terus memantau penurunan SN 2023zkd selama berbulan-bulan, mereka menemukan bahwa supernova kembali menjadi lebih terang. Jadi, tim meneliti data arsip untuk mendapatkan wawasan tentang perilaku tidak biasa ini, yang mengungkap karakteristik unik lainnya.

Pengamatan ultraviolet hingga inframerah terhadap supernova luar biasa ini menunjukkan emisi prekursor yang terus-menerus dan terang selama beberapa tahun sebelum penemuan, diikuti oleh fase kedua peningkatan cahaya perlahan pada tahun terakhirnya.

Setelah penemuan, supernova menunjukkan dua puncak kecerahan yang sebanding, terpisah 240 hari, atau sekitar delapan bulan.

Secara spektroskopik, supernova menampilkan profil Balmer dan He I yang sangat asimetris dan multikomponen. Ini adalah garis spektral spesifik hidrogen (H) dan helium (He) yang diamati dalam spektrum bintang, digunakan untuk menentukan usia dan komposisi populasi bintang di galaksi dan objek kosmik lainnya.

Jadi, sebelum ledakan bahkan terjadi, sistem sudah perlahan meningkat dalam kecerahan selama lebih dari empat tahun, atau sekitar 1.500 hari. Dan jenis aktivitas berkelanjutan sebelum ledakan ini jarang terlihat pada supernova.

Bintang pada dasarnya mengalami dua erupsi besar sebelum mati. Analisis rinci juga menunjukkan bahwa cahaya ledakan merupakan hasil dari material yang dilepaskan bintang dalam tahun-tahun sebelum kematiannya.

“2023zkd menunjukkan beberapa tanda paling jelas yang pernah kami lihat dari bintang masif yang berinteraksi dengan pasangan dalam tahun-tahun sebelum ledakan,” kata co-author studi, Ashley Villar, asisten profesor astronomi di Harvard University di Massachusetts. “Kami pikir ini mungkin bagian dari kelas ledakan tersembunyi yang akan dibantu AI untuk ditemukan.”

Jadi, peningkatan kecerahan yang terjadi sebelum ledakan merupakan hasil dari gelombang kejut supernova menabrak gas berdensitas rendah. Puncak lain, beberapa bulan kemudian, merupakan hasil dari dampak lambat dan berkelanjutan dengan awan padat berbentuk cakram.

Struktur khusus ini, bersama dengan perilaku pra-ledakan, menunjukkan bahwa bintang yang sekarat berada di bawah tekanan gravitasi ekstrem, mungkin dari pasangan kompak di dekatnya seperti lubang hitam. Setelah banyak diskusi, tim menyimpulkan bahwa itu adalah sistem biner dengan lubang hitam.

Untuk memastikan bahwa observasi selaras dengan penjelasan mereka, tim membangun sistem dan secara metodis mendemonstrasikannya sebagaimana adanya.

Tim “membangun platform perangkat lunak yang kami gunakan untuk mengkonsolidasikan data dan mengelola observasi. Alat AI yang digunakan untuk studi ini terintegrasi ke dalam ekosistem perangkat lunak ini,” kata Foley.

Sementara studi terbaru menunjukkan pentingnya AI dalam mendeteksi peristiwa kosmik langka secara real-time, para astronom juga menyoroti fasilitas seperti Vera C. Rubin Observatory dan peran signifikan yang dapat mereka mainkan selama dekade berikutnya.

Dulu dikenal sebagai Large Synoptic Survey Telescope (LSST), observatorium ini terletak di pegunungan Andes Chili dan dilengkapi dengan teleskop 8,4 meter serta kamera digital terbesar untuk mendokumentasikan seluruh langit selatan setiap beberapa malam. Tujuannya adalah memahami sifat materi gelap, membuat inventaris objek seperti asteroid dan komet di Tata Surya, menjelajahi lubang hitam dan bintang yang meledak, serta memetakan Bima Sakti.

Dengan Legacy Survey for Space and Time yang akan datang dari Rubin Observatory diperkirakan menemukan ∼10⁵ per tahun, studi mencatat bahwa sampel fotometrik (yang berkaitan dengan pengukuran intensitas atau fluks cahaya yang dipancarkan oleh objek astronomi) supernova IIn akan meningkat secara dramatis tahun ini. Studi menyatakan:

“Algoritma yang dirancang untuk menandai transien yang bertahan lama dan menyinari kembali ini akan memainkan peran penting dalam mengkarakterisasi seluruh spektrum peristiwa yang berinteraksi kuat.”

Observasi dari Rubin Observatory, dikombinasikan dengan deteksi AI real-time, akan memungkinkan astronom menemukan dan mempelajari peristiwa yang lebih langka dan kompleks, membantu kita lebih memahami bagaimana bintang masif hidup dan mati dalam sistem biner.

“Kami kini memasuki era di mana kami dapat secara otomatis menangkap peristiwa langka ini saat terjadi, bukan hanya setelahnya. Itu berarti kami akhirnya dapat mulai menghubungkan bagaimana sebuah bintang hidup dan bagaimana ia mati, dan itu sangat menggembirakan.”

– Gagliano

Sementara itu, Foley mencatat bahwa meskipun memprediksi jalur AI sulit, ia tetap maju dan memiliki banyak kegunaan yang melampaui astronomi.
Dia berkata:

“Anda dapat dengan mudah membayangkan teknik serupa digunakan untuk menyaring penyakit, memusatkan perhatian pada serangan teroris, mengobati masalah kesehatan mental secara dini, dan mendeteksi penipuan keuangan. Di mana saja deteksi anomali real-time dapat berguna, teknik ini kemungkinan akan memainkan peran di masa depan.”

Geser untuk menggulir →

Berinvestasi dalam Teknologi Antariksa

Sementara beberapa perusahaan publik secara strategis diposisikan dalam bidang teknologi eksplorasi ruang angkasa AI, Northrop Grumman (NOC ) menonjol sebagai kontraktor utama untuk misi luar angkasa.

Ini termasuk teleskop luar angkasa terbesar dan paling kompleks yang pernah dibangun. Teleskop James Webb NASA dibangun bekerja sama dengan Northrop Grumman, yang memimpin desain, pengembangan, dan integrasi sistem observatorium. Pada 2022, teleskop tersebut menampilkan gambar pertamanya.

Northrop Grumman (NOC )

Perusahaan juga memperluas penggunaan AI di ruang angkasa untuk meningkatkan operasi pesawat luar angkasa. Dengan mengembangkan teknologi robotika AI, mereka bertujuan memungkinkan operasi di lingkungan yang sangat kompleks, termasuk misi luar angkasa masa depan. AI agen juga direncanakan untuk diterapkan di semua fase operasi pesawat luar angkasa.

Secara umum, perusahaan teknologi kedirgantaraan dan pertahanan global beroperasi melalui beberapa segmen utama: Sistem Antariksa, Sistem Misi, Sistem Pertahanan, dan Sistem Aeronautika.

Perusahaan memiliki kapitalisasi pasar $84,8 miliar dengan saham NOC, pada saat penulisan, diperdagangkan pada $592,44, naik 26,24% tahun-ke-tahun (YTD). EPS (TTM) sebesar 25,36 dan P/E (TTM) sebesar 23,36. Pemegang saham Northrop Grumman menikmati dividen 1,56%.

Mengenai keuangannya, untuk Q2 2025, perusahaan melaporkan penjualan $10,4 miliar. Laba bersih periode tersebut sebesar $1,2 miliar, atau $8,15 per saham terdilusi. 

Pendapatan operasionalnya $335 juta, kas bersih dari aktivitas operasional $557 juta, dan arus kas bebas $468 juta. Penghargaan bersih pada kuartal tersebut sebesar $7,4 miliar, sementara total backlog $89,7 miliar. 

“Kami bekerja dengan pelanggan kami untuk mempercepat penyampaian kemampuan guna mewujudkan visi mereka tentang perdamaian melalui kekuatan. Kami terus melihat permintaan yang meningkat secara global untuk rangkaian produk kami yang luas.”

– CEO Kathy Warden

Perusahaan juga mengembalikan lebih dari $700 juta kepada pemegang saham melalui pembelian kembali saham dan dividen.

Peran AI dalam Astronomi dan Lebih Lanjut

AI mengubah industri, termasuk astronomi, di mana ia menjadi alat penting untuk memungkinkan ilmuwan menangkap peristiwa kosmik langka dan singkat seperti SN 2023zkd secara real-time, sesuatu yang hampir tidak mungkin beberapa tahun lalu.

Seiring alat AI digabungkan dengan survei langit masif dan observatorium seperti Rubin untuk membuka pintu bagi banyak penemuan lainnya, fakta bahwa teknik yang sama dapat diterapkan pada kedokteran, keuangan, keamanan nasional, dan lainnya menyoroti potensi lintas sektornya yang besar, menandai era inovasi baru.

Klik di sini untuk mempelajari semua tentang berinvestasi dalam kecerdasan buatan.

Referensi:

1. Hahn, C., Lemos, P., Parker, L., et al. Konstrain kosmologis dari pengelompokan galaksi non-Gaussian dan non-linear menggunakan kerangka SimBIG. Nature Astronomy, 8, 1457–1467, dipublikasikan 21 Agustus 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. Bukti untuk merger biner yang dipicu ketidakstabilan pada supernova tipe IIn dengan dua puncak, kaya helium 2023zkd. The Astrophysical Journal, 989, 182, dipublikasikan 13 Agustus 2025. https://doi.org/10.3847/1538-4357/adea38