AI가 최초로 초신성 발견했다 [우주로 간다]

천문학자가 아닌 인공지능(AI)이 최초로 초신성을 발견했다.

우주과학매체 스페이스닷컴은 16일(현지시간) 새로운 머신러닝 알고리즘이 최초로 초신성을 감지, 식별, 분류하는 데 성공했다고 보도했다.

BTS봇(Bright Transient Survey Bot)이라고 불리는 이 프로그램은 향후 우주에서 초신성을 찾아내고분석하고 분류하는 과정을 크게 가속할 수 있다고 연구진들은 설명했다.

초신성 SN2023tyk가 발생하기 전 은하의 모습(좌측)과 발생 후의 이미지. 오른쪽 사진에 은하의 왼쪽 상단 별이 폭발한 곳이 둥글납작하고 기형적으로 보인다. (사진=Legacy Surveys/D. Lang (Perimeter Institute) for Legacy Surveys layers and unWISE/NASA/JPL-Caltech/D. Lang (Perimeter Institute))

아담 밀러 미국 노스웨스턴 대학 물리학과 교수가 이끄는 연구진은 BTS봇을 개발하고 약 1만6천 개의 소스의 140만 개 이상의 과거 이미지로 AI를 훈련시켰다. 학습 데이터에는 지금까지 확인된 초신성과 항성의 일시적 폭발, 주기적으로 변하는 항성, 은하 폭발 등 기타 폭발적인 천문 현상들이 포함됐다.

연구진은 테스트를 위해 지구에서 약 7억 6천만 광년 떨어진 곳에 위치한 'Ia형 초신성'으로 추정되는 SN2023tyk라는 초신성 후보를 찾으라는 미션을 BTS봇과 로봇 망원경에게 줬다.

초신성 SN2023tyk가 발생한 은하의 모습 (사진=Legacy Surveys/D. Lang (Perimeter Institute) for Legacy Surveys layers and unWISE/NASA/JPL-Caltech/D. Lang (Perimeter Institute))

초신성 폭발은 별의 진화 마지막 단계로 핵융합을 일으키던 별이 연료고갈로 폭발하면서 엄청난 에너지와 여러 물질을 내뿜는 현상을 말한다. Ia형 초신성은 백색왜성이 동반 항성에서 물질을 빼앗으며 다시 한 번 빛을 발하며 부활하는 초신성을 일컫는다.

지난 10월 3일 미 팔로마 천문대의 로봇 망원경 ZTF(Zwicky Transient Facility)이 초신성을 발견했다. 이후, BTS봇은 ZTF 데이터를 검색해 10월 5일 초신성 SN2023tyk를 식별해냈고 이후 ZTF 로봇 망원경에 탑재된 SED 머신(SEDM)이 스펙트럼 자료를 수집해 이 초신성을 Ia형 초신성으로 분류한 후, 10월 7일 BTS봇은 이 정보를 천문학자들에게 공유했다.

그 동안 과학자들은 컴퓨터를 활용해 일일이 초신성을 발견해왔다. 연구진에 따르면, 지난 6년 간 인간 천문학자들은 초신성 후보군들을 육안으로 검사하고 분류하는 데 약 2천200시간을 소비했다. 하지만, AI 기술을 사용하면 이 시간을 크게 단축시킬 수 있을 것으로 보인다.

아담 밀러 교수는 “사상 처음으로 일련의 로봇과 AI 알고리즘이 초신성을 관측하고 식별한 다음 다른 망원경과 통신해 초신성의 발견을 최종적으로 확인했다.”라며, "향후 로봇의 모델을 더욱 정교하게 개선해 항성 폭발의 특정 하위 유형을 분리할 수 있게 될 것이므로 중요한 진전이다”고 성명을 통해 밝혔다.

또, "궁극적으로 연구팀이 (초신성 발견이 아닌) 관측 결과를 분석하고 우주 폭발의 기원을 설명하기 위한 새로운 가설을 개발할 수 있는 더 많은 시간을 확보할 수 있다"고 덧붙였다.