Международная группа исследователей разработала метод расчёта расстояний до радиомолчащих гамма-пульсаров, которые не излучают в радиодиапазоне и потому остаются недоступными для классических методов измерений. В основе подхода лежит фундаментальное плоскостное соотношение (ФПС), связывающее светимость гамма-излучения пульсара с его периодом вращения, скоростью замедления и силой магнитного поля.
Для повышения точности расчётов учёные применили методы машинного обучения.
Анализ данных Третьего каталога пульсаров Fermi (3PC), включающего 294 гамма-пульсара (72 из них — радиомолчащие), показал, что ФПС работает только для объектов со статистически значимыми спектральными обрезаниями гамма-излучения.
После исключения 28 пульсаров с незначимыми обрезаниями исследователи смогли получить оценки расстояний для 62 радиомолчащих объектов, которые ранее не поддавались измерению. Учёные с вероятностью 99,99% (4,2σ) подтвердили, что гамма-излучение пульсаров возникает из-за искривления магнитных полей, а не ускорения частиц, как в синхротронах.
Вид на Млечный Путь «сверху», где отмечены позиции гамма-пульсаров. Оранжевый круг обозначает местоположение Солнца, а пурпурный — центр Галактики.
Иллюстрация визуализирует распределение гамма-пульсаров в галактике, включая те, чьи расстояния были предсказаны методом OLS. Источник: Ekrem O?uzhan Angüner / arXiv:2505.
10208 Чтобы определить ключевой энергетический порог в модели, учёные использовали два подхода: первый анализировал реальные данные о распределении энергии излучения, а второй создавал синтезированные данные на основе каталога Fermi.
Оба метода показали одинаковую точность, подтвердив, что их можно применять взаимозаменяемо, если данные надёжны. Сравнение алгоритмов машинного обучения выявило преимущество методов SVR с линейным и радиально-базисным ядрами — их точность превзошла OLS-регрессию.
Однако метод случайного леса (RFR), несмотря на хорошие результаты на тренировочных данных, оказался менее эффективным при работе с тестовыми выборками из-за сложности обработки выбросов.
Исследование также показало, что 7% пульсаров из каталога 3PC не предоставили достаточных данных для применения ФПС. Полученные оценки светимости и пространственного распределения радиомолчащих объектов согласуются с известными закономерностями для пульсаров, что подтверждает надёжность метода.
Разработанный подход открывает возможности для уточнения моделей излучения пульсаров, создания детальных карт их распределения в Галактике и улучшения методов обнаружения гравитационных волн.
Для дальнейшего прогресса учёным требуется увеличить объём данных, повысить точность определения спектральных обрезаний и учесть факторы вроде коэффициента направленности излучения.
Рубрика: Технологии и Наука. Читать весь текст на www.ixbt.com.