Gymnázium Jana KepleraOdysseus contest 2017 – Variable stars and how to find them
Na mezinárodní projektové soutěži Odysseus european youth space contest (https://www.odysseus-contest.eu/) jsme v týmu Mirek Lžičař a Filip Novotný s Tomášem Bártou z Gymnázia Jihlava prezentovali výsledky našeho softwaru na hledání proměnných hvězd nezávisle na katalozích třetích stran a jejich následné klasifikaci za použití umělé inteligence.
Oficiálně jsme už objevili jednu proměnnou hvězdu (CzeV 1174 Aql) a spousty dalších v registraci čekají. Mezi nimi je například i vzácný binární systém W Uma, který se ještě pokoušíme ověřit pomocí spektroskopie. Za práci jsme obdrželi cenu poroty za statistickou analýzu.
Na začátku máte neupravené snímky oblohy a potřebujete je zkalibrovat mezi sebou, abyste z nich mohli dostat relevantní závislost magnitudy na čase (u proměnných hvězd se pak bude pravděpodobně měnit) – to se většinou dělá tak, že snímky srovnáte s internetovým katalogem, kde ale nemusí vždy být a také obsahují chybu. My jsme je zkalibrovali na základě předpokladu, že většina hvězd má konstantní magnitudu – proměnné hvězdy tak lze z fotometrických dat odfiltrovat jako ty nejméně konstantní. V procesu získávání fotometrie ale nastává spoustu dalších chyb – například skupina hvězd se může tvářit jako jedno těleso atd., s tím jsme se vyrovnali pomocí našeho Schyzo parametru na detekci podobných anomálií.
Pro automatickou klasifikaci získaných závislostí je pak nutné jednotlivým křivkám přiřadit různé parametry (například periodu získanou fourierovou transformací, amplitudu, křivost atd.). Problém jsme tak zredukovali na oddělení souřadnic v 24 dimensionálním prostoru (na obrázku je jeho 3D projekce pomocí metody t-SNE, kde vidíme formující se třídy hvězd). Na označených datech pak lze pomocí strojového učení natrénovat klasifikátor, který se o to postará (zkoušeli jsme různé neuronové sítě, logistickou regresi, k-nearest neighbourghs atp.) a s téměř absolutní přesností se nám osvědčil model Random forest.
Akce byla jinak skvělá jak po stránce programu (navštívili jsme třeba ionosférickou observatoř nebo mikrotron), tak z hlediska komunity nadšenců prezentujících své projekty od návrhů vesmírných stanic nebo konstelací CubeSatů přes astrobiologii, psychologii posádek či zkoumání demografických ukazatelů na základě dat o světle ze satelitních snímků Země.
Mirek Lžičař, 2.A
