Lente gravitacional é um conceito onde a matéria escura distorce o espaço revelando a sua presença através da sua interação com a luz. A missão Euclid da ESA está a mapear os eventos de lentes gravitacionais para mapear a estrutura em grande escala do Universo. Espera-se também que Euclides descubra mais de 170.000 características de lentes gravitacionais fortes. Espera-se que a IA ajude a atingir esse objetivo, mas o aprendizado de máquina ainda está em sua infância, então os seres humanos provavelmente terão que confirmar cada candidato a lente.
As lentes gravitacionais foram originalmente previstas pela teoria da relatividade geral de Einstein. A teoria propunha que um objeto massivo, como uma galáxia ou mesmo um aglomerado de galáxias, deformaria e curvaria o espaço, ampliando assim a luz de objetos mais distantes. A luz viaja através do espaço em linha reta, mas curva o espaço, por exemplo, num campo gravitacional, e a luz parece curvar-se também. O efeito de lente pode resultar em vários fenômenos visuais, como arcos, imagens com múltiplas lentes ou até mesmo um anel completo ao redor de um objeto que ficou conhecido como anel de Einstein.
A observação das lentes gravitacionais dá uma excelente visão sobre a distribuição da matéria em todo o universo. Uma sonda que está explorando e estudando o fenômeno é a missão Euclides. Foi lançado pela Agência Espacial Europeia em 2023 para estudar os eventos de lentes. O estudo das lentes e a análise das imagens resultantes em milhares de milhões de galáxias visíveis permite a construção de um mapa detalhado que revela a distribuição da matéria escura e da energia escura. Isto ajudar-nos-á a compreender como a matéria escura molda as estruturas do Universo e como a energia escura impulsiona a expansão acelerada do Universo.
Um aspecto da missão Euclid é o Euclid Wide Survey (EWS), que observará 14.000 graus2 do céu em busca de lentes gravitacionais. Prevê-se que o estudo encontrará 170.000 lentes gravitacionais fortes (uma lente gravitacional forte produz uma imagem distorcida muito forte, enquanto eventos fracos são muito mais sutis). dados.
Algoritmos de aprendizado de máquina foram usados anteriormente para detectar lentes fortes, incluindo o uso de redes neurais convolucionais (CNNs). Essas redes são frequentemente usadas em análise de imagens e são compostas por várias camadas. Uma imagem seria usada como entrada, seria analisada através de várias camadas diferentes, mas deveria atingir um limite especificado antes de ser passada para a próxima. Eventualmente, se passar com sucesso por todas as camadas de análise, uma lente gravitacional forte deverá ser identificada.
Uma equipe de pesquisadores liderada por R. Pearce-Casey, da Open University, no Reino Unido, identificou que a tecnologia de aprendizado de máquina pode apresentar uma série de falsos positivos que ainda exigem inspeção visual humana dos resultados. Sua pesquisa visa identificar um modelo CNN de maior qualidade e um ponto de partida forte para melhorar o resultado do processo de detecção baseado em CNN. Para testar a sua abordagem, eles tiraram imagens do Euclid Early Release Observation do campo Perseus e aplicaram a sua análise da CNN. Os resultados foram promissores, no entanto, quando aplicados a dados reais do Euclid EWS, os resultados ainda exigiam verificação humana.
A equipe está agora explorando se um segundo estágio de filtragem antes da análise da CNN pode ser necessário para ajustar a identificação de lentes fortes. Eles concluem que atualmente não há alternativa ao bom e velho globo ocular humano para confirmar a existência de lentes gravitacionais fortes e especialmente fracas para erradicar os falsos positivos do aprendizado de máquina.
