{"id":7831,"date":"2025-03-11T07:12:58","date_gmt":"2025-03-11T06:12:58","guid":{"rendered":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=7831"},"modified":"2025-03-11T07:12:59","modified_gmt":"2025-03-11T06:12:59","slug":"ia-encontra-estrelas-de-neutroes-em-fusao-em-tempo-real","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2025\/03\/11\/ia-encontra-estrelas-de-neutroes-em-fusao-em-tempo-real\/","title":{"rendered":"IA encontra estrelas de neutr\u00f5es em fus\u00e3o em tempo real"},"content":{"rendered":"
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Quando duas estrelas de neutr\u00f5es se fundem longe da Terra, emitem sinais eletromagn\u00e9ticos e ondas gravitacionais, que os astr\u00f3nomos medem com instrumentos adequados na Terra e \u00e0 sua volta.\nCr\u00e9dito: Instituto Max Planck para Sistemas Inteligentes\/A. Posada<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Quando duas estrelas de neutr\u00f5es se fundem, as ondas gravitacionais propagam-se no espa\u00e7o. Pouco depois desta perturba\u00e7\u00e3o do espa\u00e7o-tempo, segue-se uma explos\u00e3o brilhante – uma quilonova, na qual, como numa ourivesaria c\u00f3smica, surgem \u00e1tomos pesados que as estrelas n\u00e3o conseguem formar. As quilonovas expressam-se em muitas facetas diferentes, o que proporciona aos astr\u00f3nomos uma excelente oportunidade para estudar a gravidade e a mat\u00e9ria sob condi\u00e7\u00f5es extremas. Mas s\u00e3o raras e de curta dura\u00e7\u00e3o. Para que os detetores de ondas gravitacionais e os telesc\u00f3pios tenham a possibilidade de encontrar esses sinais, \u00e9 necess\u00e1rio rapidez e precis\u00e3o. Uma equipa de investiga\u00e7\u00e3o interdisciplinar est\u00e1 a utilizar a aprendizagem de m\u00e1quina para analisar dados de detetores de ondas gravitacionais a alta velocidade e encontrar uma colis\u00e3o de estrelas de neutr\u00f5es antes da explos\u00e3o subsequente estar em pleno andamento.<\/p>\n\n\n\n

As estrelas de neutr\u00f5es s\u00e3o remanescentes estelares ex\u00f3ticos e extremamente compactos. Apenas os buracos negros t\u00eam uma densidade superior. Ao passo que os buracos negros que colidem uns com os outros s\u00f3 podem ser detetados pelas ondas gravitacionais emitidas, as fus\u00f5es de estrelas de neutr\u00f5es emitem um breve clar\u00e3o de luz em todo o espetro eletromagn\u00e9tico logo ap\u00f3s o sinal da onda gravitacional. Estas quilonovas ocorrem a milh\u00f5es de anos-luz da Terra. O objetivo \u00e9 localiz\u00e1-las antes que os telesc\u00f3pios as possam ver: o seu sinal de onda gravitacional deve ser encontrado o mais rapidamente poss\u00edvel no fluxo de dados dos instrumentos correspondentes. Este \u00e9 um grande desafio para os m\u00e9todos tradicionais de an\u00e1lise de dados. Estes sinais correspondem a minutos de dados dos detetores atuais e, potencialmente, a horas ou dias de dados de futuros observat\u00f3rios. A an\u00e1lise de conjuntos de dados t\u00e3o massivos \u00e9 computacionalmente dispendiosa e morosa.<\/p>\n\n\n\n

Uma equipa internacional de cientistas desenvolveu um algoritmo de aprendizagem de m\u00e1quina, denominado DINGO-BNS (Deep INference for Gravitational-wave Observations from Binary Neutron Stars), que permite poupar tempo precioso na interpreta\u00e7\u00e3o das ondas gravitacionais emitidas por fus\u00f5es bin\u00e1rias de estrelas de neutr\u00f5es. Treinaram uma rede neuronal para caracterizar completamente os sistemas de estrelas de neutr\u00f5es em fus\u00e3o em cerca de um segundo, em compara\u00e7\u00e3o com cerca de uma hora para os m\u00e9todos tradicionais mais r\u00e1pidos. Os seus resultados foram publicados na revista Nature.<\/p>\n\n\n

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Impress\u00e3o de artista de duas estrelas de neutr\u00f5es em fus\u00e3o e das ondas gravitacionais que produzem.
Cr\u00e9dito: Instituto Max Planck para Sistemas Inteligentes\/A. Posada<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Porque \u00e9 que a computa\u00e7\u00e3o em tempo real \u00e9 importante?<\/strong><\/p>\n\n\n\n

As fus\u00f5es de estrelas de neutr\u00f5es emitem luz vis\u00edvel (na subsequente explos\u00e3o de quilonova) e outras radia\u00e7\u00f5es eletromagn\u00e9ticas, para al\u00e9m das ondas gravitacionais. “A an\u00e1lise r\u00e1pida e precisa dos dados relativos \u00e0s ondas gravitacionais \u00e9 crucial para localizar a fonte e apontar os telesc\u00f3pios na dire\u00e7\u00e3o certa o mais rapidamente poss\u00edvel para observar todos os sinais que a acompanham”, afirma Maximilian Dax, estudante de doutoramento no departamento de Infer\u00eancia Emp\u00edrica do Instituto Max Planck para Sistemas Inteligentes e primeiro autor do artigo cient\u00edfico.<\/p>\n\n\n\n

O m\u00e9todo em tempo real poder\u00e1 estabelecer um novo padr\u00e3o para a an\u00e1lise de dados de fus\u00f5es de estrelas de neutr\u00f5es, dando \u00e0 comunidade astron\u00f3mica em geral mais tempo para apontar os seus telesc\u00f3pios para as estrelas de neutr\u00f5es em fus\u00e3o assim que os grandes detetores da colabora\u00e7\u00e3o LVK (LIGO-Virgo-KAGRA) as identifiquem.<\/p>\n\n\n\n

“Os atuais algoritmos de an\u00e1lise r\u00e1pida utilizados pelo LVK fazem aproxima\u00e7\u00f5es que sacrificam a precis\u00e3o. O nosso novo estudo aborda estas defici\u00eancias”, afirma Jonathan Gair, chefe de grupo no departamento de Astrof\u00edsica e Relatividade Cosmol\u00f3gica do Instituto Max Planck de F\u00edsica Gravitacional no Parque Cient\u00edfico de Potsdam.<\/p>\n\n\n\n

De facto, o enquadramento de aprendizagem autom\u00e1tica caracteriza completamente a fus\u00e3o de estrelas de neutr\u00f5es (por exemplo, as suas massas, rota\u00e7\u00f5es e localiza\u00e7\u00e3o) em apenas um segundo, sem fazer tais aproxima\u00e7\u00f5es. Isto permite, entre outras coisas, determinar rapidamente a posi\u00e7\u00e3o no c\u00e9u com 30% mais de precis\u00e3o. Como funciona de forma t\u00e3o r\u00e1pida e precisa, a rede neuronal pode fornecer informa\u00e7\u00f5es cr\u00edticas para observa\u00e7\u00f5es conjuntas de detetores de ondas gravitacionais e outros telesc\u00f3pios. Pode ajudar a procurar a luz e outros sinais eletromagn\u00e9ticos produzidos pela fus\u00e3o e a fazer o melhor uso poss\u00edvel do dispendioso tempo de observa\u00e7\u00e3o dos telesc\u00f3pios.<\/p>\n\n\n\n

Apanhando uma fus\u00e3o de estrelas de neutr\u00f5es em flagrante<\/strong><\/p>\n\n\n\n

“A an\u00e1lise das ondas gravitacionais \u00e9 particularmente dif\u00edcil para as estrelas de neutr\u00f5es bin\u00e1rias, pelo que, para o DINGO-BNS, tivemos de desenvolver v\u00e1rias inova\u00e7\u00f5es t\u00e9cnicas. Isto inclui, por exemplo, um m\u00e9todo de compress\u00e3o de dados adapt\u00e1vel a eventos”, diz Stephen Green, bolseiro na Universidade de Nottingham. Bernhard Sch\u00f6lkopf, diretor do departamento de Infer\u00eancia Emp\u00edrica do Instituto Max Planck para Sistemas Inteligentes, acrescenta: “O nosso estudo mostra a efic\u00e1cia da combina\u00e7\u00e3o de m\u00e9todos modernos de aprendizagem autom\u00e1tica com conhecimentos do dom\u00ednio f\u00edsico”.<\/p>\n\n\n\n

O DINGO-BNS poder\u00e1 um dia ajudar a observar sinais eletromagn\u00e9ticos antes e no momento da colis\u00e3o das duas estrelas de neutr\u00f5es. “Estas observa\u00e7\u00f5es multimensageiras precoces poder\u00e3o fornecer novos conhecimentos sobre o processo de fus\u00e3o e a subsequente quilonova, que ainda s\u00e3o misteriosos”, diz Alessandra Buonanno, diretora do departamento de Astrof\u00edsica e Relatividade Cosmol\u00f3gica do Instituto Max Planck de F\u00edsica Gravitacional.<\/p>\n\n\n\n

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