С момента открытия в 2015 году гравитационные волны превратились в ключевой инструмент для астрономов, занимающихся изучением ранней Вселенной, границ общей теории относительности и космических явлений, связанных с компактными двойными системами. Компактные двойные системы состоят из двух массивных тел, таких как нейтронные звезды или черные дыры, вращающиеся вокруг общего центра масс. Их столкновение вызывает возмущения пространственно-временного континуума — гравитационные волны, несущие ценнейшую информацию обо всех участниках процесса.

Авторы нового исследования обращаются к проблеме присвоения индексов объектам в подобной паре, пишет Phys.org. Традиционно принято обозначать более тяжелый объект цифрой «1», менее тяжелый — цифрой «2». Сложности возникают, когда оба объекта имеют схожие массы в пределах погрешности. Ранее предлагались решения, основанные на характеристиках вращения (спинах) тел, но это порождает аналогичные проблемы, если компоненты обладают одинаковыми параметрами вращения.

Ученые предложили иной подход к решению проблемы, представив ее как задачу контролируемой кластеризации в сфере машинного обучения. Данный алгоритм относится к классу полууправляемых моделей, которые способны распознавать закономерности в данных, учитывая предварительно установленные ограничения. Ограничение, введенное авторами исследования, состоит в следующем: каждый из двух объектов, принадлежащих одному событию гравитационной волны, обязательно принадлежит различным классам.

Главная идея метода заключается в отказе от ориентации на конкретный параметр, такой как масса, например, и отказа от предвзятых ожиданий относительно выбора критерия. Напротив, ученые предоставляют самим данным возможность определить наилучшие способы идентификации объектов.

Разработанная модель машинного обучения была испытана на искусственной и реальной выборке данных гравитационных волн, полученных от детекторов LIGO, Virgo и KAGRA. Выяснилось, что применение нового подхода повысило точность измерения спина черных дыр на целых 50%. Итог: ученым стало проще отличить черную дыру от нейтронной звезды в составе пары. Повышение эффективности измерения характеристик черных дыр важно для понимания процессов их возникновения. Новейшая методика способна кардинально изменить подход к оценке их вращения, традиционно считавшийся сложной задачей.

Ранее астрономы подтвердили существование одинокой черной дыры. Подробнее об этом написано в другом материале Hi-Tech Mail.