宇宙30億歲時是何狀態？
中國天文學家領銜國際團隊揭秘
    【中新社北京5月16日電】（記者 孫自法  鄭瑩瑩）目前宇宙的年齡已有約138億年，在其約30億年時的演化早期是怎樣的狀態？
    來自中國科學院上海天文台的消息說，該台葛健研究員帶領的國際團隊最新發現極其稀少的107例宇宙早期星系關鍵探針中性碳吸收體，進一步分析研究表明，早在宇宙約30億歲的演化早期，這些攜帶中性碳吸收體探針的早期星系，已經過快速物理和化學演化，進入介于大麥哲倫矮星系和銀河系之間的物理和化學演化狀態。
    本項研究的相關研究方法與成果對探索星系如何形成和演化提供了新的研究方式，也充分顯現人工智能在天文海量數據中探尋微弱信號的廣泛應用潛力和前景。研究成果論文15日在國際天文學專業期刊《皇家天文學會月報》上發表。 葛健指出，研究冷氣體和塵埃為天文學家們理解星系從“最初組裝”到恒星形成時期的劇烈變化、再到演化後期的整個星系生命周期提供了關鍵手段，而想要研究冷氣體和塵埃，就需要探針，中性碳吸收體是研究星系形成和演化的重要探針。不過，由於中性碳吸收線的信號微弱且極其稀少，需要在海量類星體光譜數據中尋找，如同大海撈針。為此，國際合作研究團隊通過使用人工智能的深度學習方法，設計神經網絡，生成基於實際觀測的中性碳吸收線特徵的大量仿真樣本去訓練深度學習神經網絡，並使用被“訓練好”的深度學習神經網絡在斯隆巡天三期釋放的數據中搜尋中性碳吸收體，很快發現107例宇宙早期星系內的冷氣體雲塊成分的關鍵探針——中性碳吸收體，這是國際上此前獲得最大樣本數的近兩倍，並成功探測到更多比以前更微弱的信號。葛健介紹說，找到金屬吸收線的中性碳吸收體可提供一個研究星系和宇宙演化的強大工具，這些吸收體的譜線能提供有關早期星系內星際介質的化學成分和金屬豐度的信息，幫助天文學家追蹤化學成分的富集過程和化學演化的歷史。同時，還可以追蹤塵埃形成和屬性，提供星系中加熱和冷卻氣體過程的理解及如何促進分子的形成等，因此可有效追蹤星系的演化過程。
    研究結果表明，早在宇宙祗有約30億年的年齡時，這些攜帶中性碳吸收體探針的早期星系已經過快速物理和化學演化，進入介于大麥哲倫矮星系和銀河系之間的物理和化學演化狀態，大量的金屬產生，同時部分金屬被吸附到塵埃上，產生觀測到的塵埃紅化結果。
    葛健表示，這次研究工作的突破性發現是人工智能在天文大數據領域應用的一個里程碑，該創新方法具有在多領域圖像識別以及微弱信號探測中巨大的應用價值和潛力。
    “在無法獲得大量的實際觀測數據時，我們可以通過充分認識需要搜尋的信號特徵，然後人工生成具有這些特徵的大量仿真信號來訓練深度神經網絡，這樣我們就不再依賴以往有限的認知來發現宇宙新現象。這將為未來在海量的天文數據中‘挖掘’到新的信號和物理規律的大發現，提供非常有效的手段。”葛健展望說。