L'apprentissage automatique a aidé Michelle Lochner à identifier un objet astronomique inexpliqué.Crédit : Michelle Lochner
Un objet astronomique inexpliqué a été observé par une équipe de scientifiques sud-africains, américains et australiens, grâce à l'apprentissage automatique.
Dirigée par Michelle Lochner, qui occupe un poste conjoint à l'Université du Cap occidental (UWC) et à l'Observatoire sud-africain de radioastronomie (SARAO), l'équipe a passé au peigne fin les données générées dans le cadre du MeerKAT Galaxy Cluster Legacy Survey (MGCLS), un programme d'observation de 115 amas de galaxies, mené sur le radiotélescope MeerKAT d'Afrique du Sud entre juin 2018 et juin 2019.
C’était la "septième observation" d'une classe de sources radio nouvellement découverte, connue sous le nom de cercles radio bizarres (ORC). Les ORC ont été nommés ainsi en raison de leurs anneaux géants caractéristiques constitués d'ondes radio et, pour rester dans le thème du Seigneur des anneaux, l'équipe Lochner a choisi de nommer sa découverte SAURON, abréviation de Steep And Uneven Ring Of Nonthermal radiation (anneau abrupt et irrégulier de rayonnement non thermique).
Il y a de fortes chances que les scientifiques n'auraient pas remarqué SAURON s'ils n'avaient pas eu recours à l'apprentissage automatique, qui est essentiellement un ensemble d'algorithmes conçus pour apprendre automatiquement des schémas et des modèles à partir des données disponibles. Cela permet d'éviter le travail laborieux et fastidieux où, en raison de contraintes humaines, de nouveaux objets peuvent passer inaperçus.
Dans le cadre de la découverte de SAURON, l'équipe a déployé un "cadre de détection des anomalies" doté de capacités d'apprentissage automatique intégrées, que Lochner a mis au point avec des collaborateurs de l'université du Cap. « Astronomaly » est conçu pour détecter les anomalies dans de grandes quantités de données d'observation, mais il est adapté aux préférences spécifiques de l'utilisateur.
"Il utilise l'apprentissage actif pour combiner la puissance de traitement brute de l'apprentissage automatique avec l'intuition et l'expérience d'un utilisateur humain, ce qui permet de faire des suggestions personnalisées sur les anomalies intéressantes", explique-t-elle.
Ainsi, au lieu de devoir passer au peigne fin 6 000 images individuelles générées par le MGCLS, les chercheurs n'ont eu qu'à se concentrer sur les 60 premières images qu'Astronomaly a signalées comme étant anormales.
Anomalies intéressantesMalgré l'enthousiasme suscité par cette découverte, Mme Lochner et son équipe doivent encore confirmer que SAURON est bien un ORC. Depuis qu'il a été détecté pour la première fois dans les observations de l'Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) en 2019, seules six observations confirmées ont été enregistrées. Les scientifiques n'ont pas encore déterminé ce que sont exactement les ORC et n'ont pas encore établi de classification taxonomique définitive.
Certains pensent qu'il s'agit simplement de radiogalaxies normales observées sous des angles bizarres. D'autres pensent que les anneaux étranges des ORC sont dus à une période intense de formation d'étoiles. Ou encore, il pourrait s'agir des vestiges d'une explosion massive, très probablement causée par la fusion de trous noirs supermassifs, des objets incroyablement denses et massifs qui se cachent au centre de la plupart des galaxies.
"SAURON pourrait vraisemblablement être le résultat de l'énorme libération d'énergie résultant de la fusion rare de deux de ces trous noirs supermassifs", suggère l'un des membres de l'équipe, Lawrence Rudnick, professeur émérite à l'université du Minnesota,
Pour obtenir des réponses plus concrètes, Mme Lochner et ses collaborateurs réclament maintenant plus de temps d'observation sur MeerKAT, un instrument toujours très sollicité.
"Nous avons besoin de plus de données", explique-t-elle, car SAURON se trouvait à la limite du champ de vision initial de MeerKAT. L'équipe espère désormais placer l'objet au centre d'une observation, et balayer différentes bandes de fréquences. Elle espère ainsi obtenir davantage d'informations, notamment sur les champs magnétiques de SAURON et les différentes énergies des électrons qui l'entourent, tout en espérant détecter la présence de jets. Les jets, par exemple, seraient la preuve d'une collision entre des trous noirs supermassifs.
"Si les observations que nous proposons parviennent à cerner ce phénomène", ajoute M. Rudnick, "nous pourrons examiner la physique de ce qui se passe lors de ces fusions extrêmes et insaisissables, ainsi que les implications pour les futures détections d'ondes gravitationnelles, l'évolution des galaxies et la production de particules relativistes".
L'obtention d'un temps d'observation est loin d'être garantie, souligne M. Lochner. Mais le projet - et l'intérêt croissant pour les ORC - pourrait permettre de répondre à de grandes questions scientifiques, notamment sur le fonctionnement des noyaux actifs de galaxie.
"Nous pensons que SAURON est presque un holotype de ces noyaux actifs de galaxie, auquel les autres peuvent être comparés et mesurés", explique M. Lochner. "Sa physique unique pourrait certainement nous éclairer sur ce qui se passe dans d'autres ORCS.
