Учёные впервые оценили дистанции до радиомолчащих гамма-пульсаров, используя данные Fermi и алгоритмы ИИ

Международная группа исследователей разработала метод расчёта расстояний до радиомолчащих гамма-пульсаров, которые не излучают в радиодиапазоне и потому остаются недоступными для классических методов измерений. В основе подхода лежит фундаментальное плоскостное соотношение (ФПС), связывающее светимость гамма-излучения пульсара с его периодом вращения, скоростью замедления и силой магнитного поля. Для повышения точности расчётов учёные применили методы машинного обучения.

Анализ данных Третьего каталога пульсаров Fermi (3PC), включающего 294 гамма-пульсара (72 из них — радиомолчащие), показал, что ФПС работает только для объектов со статистически значимыми спектральными обрезаниями гамма-излучения. После исключения 28 пульсаров с незначимыми обрезаниями исследователи смогли получить оценки расстояний для 62 радиомолчащих объектов, которые ранее не поддавались измерению. Учёные с вероятностью 99,99% (4,2σ) подтвердили, что гамма-излучение пульсаров возникает из-за искривления магнитных полей, а не ускорения частиц, как в синхротронах.

Чтобы определить ключевой энергетический порог в модели, учёные использовали два подхода: первый анализировал реальные данные о распределении энергии излучения, а второй создавал синтезированные данные на основе каталога Fermi. Оба метода показали одинаковую точность, подтвердив, что их можно применять взаимозаменяемо, если данные надёжны.

Сравнение алгоритмов машинного обучения выявило преимущество методов SVR с линейным и радиально-базисным ядрами — их точность превзошла OLS-регрессию. Однако метод случайного леса (RFR), несмотря на хорошие результаты на тренировочных данных, оказался менее эффективным при работе с тестовыми выборками из-за сложности обработки выбросов.

Исследование также показало, что 7% пульсаров из каталога 3PC не предоставили достаточных данных для применения ФПС. Полученные оценки светимости и пространственного распределения радиомолчащих объектов согласуются с известными закономерностями для пульсаров, что подтверждает надёжность метода.

Разработанный подход открывает возможности для уточнения моделей излучения пульсаров, создания детальных карт их распределения в Галактике и улучшения методов обнаружения гравитационных волн. Для дальнейшего прогресса учёным требуется увеличить объём данных, повысить точность определения спектральных обрезаний и учесть факторы вроде коэффициента направленности излучения.

 Источник: arXiv