Discovering gravitational lenses with artificial intelligence (promotie Enrico Petrillo)

Een zwaartekrachtlens bestaat uit een zwaar astronomisch object, zoals een melkwegstelsel, dat het licht van een achterliggend object afbuigt en zo als een optische lens werkt. Wanneer we vanaf de aarde naar zo’n lens kijken, zien een ‘projectie’ van objecten achter de lens. Op die manier kunenn we objecten die zeer zwak zijn toch zien. Deze zwaartekrachtlenzen vormen zo een uniek instrument om de structuur van veraf gelegen melkwegstelsels te bestuderen en om fundamentele kosmologische parameters, zoals de expansiesnelheid van het heelal, te meten.

Ongeveer één per duizend sterrenstelsels vormen, gezien van de aarde, een zwaartekrachtlens. Tot nog was deze zoektocht naar deze lenzen sterk afhankelijk van grootschalige visuele inspectie door astronomen. Maar omdat de huidige en toekomstige generatie astronomische waarneemprojecten miljarden sterrenstelsels zullen waarnemen is zo’n visuele inventarisatie te tijdrovend. Daarom is het essentieel om automatische algoritmes te ontwikkelen om zwaartekrachtlenzen op te sporen, met minimale menselijke tussenkomst.

Enrico Petrillo heeft algoritmes met kunstmatige neurale netwerken gebruikt om een computer te trainen om zwaartekrachtlenzen te identificeren in de Kilo-Degree Survey (KiDS). KiDS is een optisch waarneemproject dat een deel van de zuidelijke hemel met ongekende beeldkwaliteit in kaart heeft gebracht. De neurale netwerken hebben beelden van tienduizenden melkwegstelsels geanalyseerd en hebben geholpen bij het ontdekken van honderden nieuwe gravitatielens-kandidaten, die zijn verzameld op een website.

Petrillo heeft zo aangetoond dat het toepassen van dit soort automatische methoden voor het vinden van zwaartekrachtlenzen in grote hoeveelheden waarneemdata mogelijk is. In feite zullen vele miljoenen melkwegstelsels door de computer worden geobserveerd in plaats van met een menselijk oog. Door zo gebruik te maken van kunstmatige neurale netwerken zal het mogelijk zijn om duizenden lenskandidaten te selecteren ten behoeve van astrofysisch onderzoek, met minimale menselijke tussenkomst.

Het promotieonderzoek van Enrico Petrillo vond plaats bij de afdeling Sterrenkunde van het Kapteyn Instituut met financiering via NWO. Hij werkt nu als data scientist bij IBM.

Zie ook: Kunstmatige intelligentie vindt 56 nieuwe kandidaat-zwaartekrachtlenzen

Bron:
https://www.rug.nl/about-us/news-and-events/events/phd-ceremonies/promoties-2019?hfId=118450