陳根：人工智能助力宇宙探秘，竟發現數百個強引力星系_風聞

文/陳根

廣義相對論告訴我們，宇宙間的所有事物，包含沒有靜止質量的光子，都會受物體質量的影響，當光子經過大質量天體附近時受物體質量（引力場）的影響，其路徑會產生偏轉。這種光線的偏移被稱為“重力透鏡效應”，是廣義相對論最早得到證實的現象之一。

**重力透鏡效應（gravitational lensing），根據廣義相對論，就是當背景光源發出的光在引力場（比如星系、星系團及黑洞）附近經過時，光線會像通過透鏡一樣發生彎曲。**光線彎曲的程度主要取決於引力場的強弱。分析背景光源的扭曲，可以幫助研究中間作為“透鏡”的引力場的性質。根據尺度與效果的不同，引力透鏡效應可以分為強引力透鏡效應和弱引力透鏡效應。

在宇宙學中，有2種類型的引力透鏡，第一種是“弱引力透鏡”，來自遙遠背景的星光穿過前方的星系團，但不靠近任何特定的星系，因為引力影響較小，光線偏折較少，背景星系的形狀會稍微變形。透過觀察這些畸變，天文學家可以測量宇宙物質的平均密度，有助我們瞭解暗能量。

第二種是“強引力透鏡”，這種透鏡目前比較罕見。就是更強的光線偏折來自更強的引力，背景星系幾乎被前方星系阻擋，這時遙遠的星光會強烈扭曲，通常會變成圍繞前景星系的光弧。由於畸變的程度取決於質量，因此我們可以測量該前景星系暗物質的數量，也能測量宇宙的膨脹速率。

**引力透鏡是目前天體物理中最重要的研究工具和手段之一，在宇宙學、暗物質、暗能量、大尺度上的引力和系外行星探測上都發揮着巨大作用。**但由於強引力透鏡效應很少見，因此很難找到足夠樣本調查。為了對暗物質和暗能量的測量準確性更高，我們需要研究更多有強引力透鏡效應的星系。

（左）AI發現的強引力透鏡星系候選者 （右）哈勃望遠鏡後續驗證的觀測

**而最近一個研究團隊藉助於AI在巡天數據尋找這種星系，就是藉助於已知的強引力透鏡星系的照片對AI進行深度學習訓練。**而經過訓練與學習的AI，目前已經發現了另外300多個候選的強引力透鏡星系。隨後天文學家們通過哈勃太空望遠鏡進行觀察，證實了AI天文系統的觀測，這其中確實有許多候選者。

從目前的使用情況來看，藉助於AI來開展前期的宇宙觀測探索非常有效。有關的天文學研究團隊計劃繼續分析其他天區的數據，再找出至少 1,000 個強引力透鏡星系。隨着AI天文學系統的不斷優化，不久的將來AI將會成為我們人類探索、瞭解宇宙的強有力工具。