Anthropic s'est associé à des astronomes pour réaliser la première carte UV complète de tout le ciel

Résumé :

Anthropic a publié un blog scientifique : Brice Ménard, astrophysicien à l'Université Johns Hopkins (également chercheur à Anthropic), a utilisé son propre atelier de recherche scientifique, Claude Science, pour créer la première carte ultraviolette complète du ciel. Sur cette carte,

environ un tiers du ciel n'a jamais été vu par aucun télescope ultraviolet et a été prédit par Claude

Selon le communiqué officiel, il a fallu quelques semaines pour réaliser ce travail. Cela a pris quelques jours avec l'aide de Claude, et Ménard était occupé avec d'autres projets ces jours-ci. Quelle AI4S spéciale

Carte UV pour toute la journée

Pourquoi y a-t-il une pièce manquante d'UV

Lorsque Ménard suit des cours d'astrophysique, il commence souvent par montrer aux étudiants à quoi ressemble un même ciel dans différentes bandes de longueurs d'onde : en lumière visible, ce sont principalement des étoiles ; dans l'infrarouge, les particules de poussière de la ceinture de la Voie lactée brillent ; à la radio, les étoiles et la poussière s'estompent, et l'hydrogène, matière première pour fabriquer les étoiles, apparaît ; et dans les rayons X, des phénomènes tels que les explosions d'étoiles et la matière se transformant en trous noirs

Lumière visible, infrarouge, radio

Il y a beaucoup d'informations qui méritent d'être explorées dans la lumière ultraviolette, comme la poussière éclairée par la lumière des étoiles, les nuages ​​autour des jeunes étoiles, jusqu'aux anneaux laissés après les explosions d'étoiles...

Mais chaque fois que le cours parle de cela, Ménard dit qu'il doit toujours s'excuser en premier, car la carte ultraviolette actuelle aura toujours une zone vide et les rayons ultraviolets seront absorbés par la couche d'ozone dans l'atmosphère. Même en observant depuis l'espace, plusieurs télescopes n'observeront qu'une seule zone du ciel

Les données d'observation les plus importantes ici proviennent du satellite de surveillance ultraviolette GALEX de la NASA, qui a pris environ 38 000 images entre 2003 et 2013, couvrant environ les deux tiers du ciel.

Il évite délibérément les endroits où se rassemblent des étoiles brillantes, y compris l'intégralité du disque de la Voie lactée

Si vous voulez savoir s'il est possible de rassembler ces images, c'est techniquement possible, mais c'est extrêmement gênant : cela nécessite un calibrage pixel par pixel, mais les astronomes ont toujours des recherches plus urgentes à faire, donc ce genre de travail est toujours reporté.

emmm..."le travail lent et peu prioritaire que les scientifiques reportent toujours"

Laissons Claude maquiller le ciel

Cet été, Ménard a décidé de faire appel à Claude Science pour créer cette image. L'instruction n'est qu'une phrase : trouvez toutes les données UV disponibles, unifiez-les à la même échelle, synthétisez une image, puis remplissez chaque morceau de ciel qui n'a jamais été vu par un télescope ultraviolet.

Une fois que Claude a reçu la tâche, le processus ressemble à ceci :

Recherchez d'abord les données d'enquête UV accessibles au public en ligne, puis téléchargez-les (la quantité de données ici est énorme, il y a des dizaines de milliers de photos provenant uniquement de GALEX, prises sur de nombreuses années et dans des conditions différentes)

L'étape suivante consiste à nettoyer les données pour rendre chaque donnée cohérente en interne et traiter la zone autour de l'étoile brillante, où il y aura des reflets

Ensuite, le système de coordonnées est aligné et les données obtenues grâce à plusieurs instruments sont étalonnées de manière croisée, redessinées à la même résolution et alignées sur le même système de coordonnées

Il y a un tiers de l'espace vide sur toute la carte. Ménard a demandé à Claude d'utiliser l'inpainting : le modèle a regardé un grand nombre de photos pour combler les parties endommagées et manquantes.

Après plusieurs séries de corrections,

la différence entre la mesure corrigée et la mesure réelle n'est qu'environ 10 %

Enfin, Claude a calculé la luminosité ultraviolette de 100 millions d'étoiles sur la base des mesures de lumière visible du satellite Gaia de l'Agence spatiale européenne, et les a superposées sur l'arrière-plan complété. La première version de la carte UV complète pour toute la journée est ici

Du remplissage des trous au remplissage, il y a quatre étapes au total

L'ensemble du pipeline est représenté dans une seule image : le cylindre représente les données publiques, la boîte bleue représente les étapes que Claude a effectuées conformément aux règles, la boîte violette représente la partie qu'il a apprise à l'aide de méthodes statistiques et la boîte verte représente la fusion et le produit fini. L’étape d’intégration est prioritaire. Les mesures réelles de GALEX sont classées en premier et les prévisions du modèle en dernier. Là où il existe des mesures réelles, la prédiction n’a pas son mot à dire.

Ça a l'air compliqué, mais c'est en réalité compliqué

L'humain dans une petite boucle

Pendant toute la mission, Claude s'est aussi un peu ridiculisé

Une nuit, Ménard a parcouru les images traitées et a vu que quelque chose n'allait pas dans la zone la plus sombre du ciel : de faibles cercles, chacun un peu plus clair ou plus sombre que le suivant. Ces cercles étaient les "empreintes" d'un seul tir de GALEX. Chaque fois que GALEX prend une zone circulaire du ciel, chaque image est mélangée à une couche de lueur ultraviolette inégale provenant de l'atmosphère terrestre. S'il n'est pas complètement capturé, il y aura une différence de luminosité entre les cercles

Ce problème a été inclus dans la liste des problèmes connus par Claude au début du projet, mais la carte a quand même

passé deux séries d'examens par d'autres agents, et a finalement été découverte par Ménard lui-même de ses propres yeux en une nuit

Tout ce qu'il dit à Claude c'est : "Je peux voir les disques les uns après les autres, qui sont les impressions d'une seule observation. Pouvez-vous les réparer ?"

Les agents ont suivi les traces de la lueur atmosphérique et Claude a recalibré toutes les 38 000 observations. Après avoir travaillé dessus pendant plusieurs heures, le cercle a disparu

Il y a toujours un cercle à gauche, mais le cercle à droite a disparu

Plus d'une douzaine d'itérations

Je travaille sur ce projet depuis plusieurs jours, avec plus d'une dizaine de versions majeures au total. Le processus suit ceci :

Ménard a discuté à plusieurs reprises dans Claude Science pour décider de la marche à suivre ;

Puis Claude a continué à compter tout seul pendant plusieurs heures pendant qu'il se remettait à travailler sur d'autres projets

Aller-retour

L'image finale est une romance de l'univers. Vous pouvez voir les nuages ​​​​de poussière brillants autour des jeunes étoiles brillantes et les énormes anneaux de poussière laissés par les bulles soufflées par l'explosion d'étoiles massives ; loin du disque de la Voie Lactée, il y a de faibles filaments de poussière éclairés par la lumière des étoiles de toute la Voie Lactée ; sous le disque se trouvent les Grands et Petits Nuages ​​de Magellan, deux galaxies voisines remplies de jeunes étoiles

Dans ses remerciements, il a remercié tous ceux qui ont participé à ces missions spatiales et rendu les données publiques, et a également remercié les agents de Claude Science qui ont travaillé patiemment. Quant à lui :

"Ma contribution se limite à les guider"