Die Pole der Sonne – die noch nie zuvor gesehen wurden – wurden zum ersten Mal von einem „virtuellen Observatorium“ entdeckt, das Experten nennen.
Beobachtungen der Sonne beschränken sich normalerweise nur auf Seitenansichten. Sogar die Satellitenmissionen, die wir zur Erforschung der Sonne geschickt haben, beschränkten sich hauptsächlich darauf, sie aus einer äquatorialen Perspektive zu untersuchen.
Forscher haben zweidimensionale Bilder der Sonne in eine künstliche Intelligenz (KI) eingespeist, die sie dann in eine 3D-Rekonstruktion übersetzte, die zeigt, wie sich die Oberfläche des Sterns im Laufe der Zeit verändert.
Nachdem die KI gelernt hatte, das frühere Aussehen der Sonne für die per Satellit beobachteten Gebiete genau zu rekonstruieren, ließ das Team sie auch das Aussehen der Pole extrapolieren.
Das Ergebnis, erklärten die Wissenschaftler, liefert ein vollständigeres Bild unseres Muttersterns und wird uns helfen zu verstehen, wie sich seine Strahlung wahrscheinlich auf Technologien wie Stromnetze, Satelliten und Funkkommunikation auswirken wird.
Die Studie wurde vom Sonnenphysiker Benoit Tremblay vom National Center for Atmospheric Research (NCAR) in Colorado und seinen Kollegen durchgeführt.
„Der beste Weg, die Sonnenpole zu sehen, besteht natürlich darin, mehr Satelliten zu schicken, aber das ist sehr teuer“, sagte Tremblay in einer Erklärung. „Anhand der Informationen, die wir haben, können wir mithilfe von KI ein virtuelles Observatorium erstellen und uns zu einem Bruchteil der Kosten eine ziemlich gute Vorstellung davon geben, wie die Pole aussehen.“
Um ihr Modell der Sonne zu entwickeln, griffen die Forscher auf künstliche neuronale Netze zurück, die als „Neural Radiance Fields“ (NeRFs) bekannt sind und in der Lage sind, zweidimensionale Bilder aufzunehmen und diese in komplexe dreidimensionale Szenen umzuwandeln.
Die erste Herausforderung bestand darin, dass NeRFs noch nie für Bilder von Plasma im extremen Ultraviolett verwendet wurden – die Beobachtungen, die Astronomen machen, um die Sonnenatmosphäre zu untersuchen und Flares und andere Sonneneruptionen einzufangen.
Tremblay und seine Kollegen mussten daher die neuronalen Netze anpassen, um mit der physischen Realität unseres Sterns arbeiten zu können, und schufen ein neues System, das sie Sun Neural Radiance Fields oder „SuNeRFs“ nannten.
Die SuNeRFs wurden anhand einer Zeitreihe von Bildern trainiert, die von drei Satelliten aufgenommen wurden, die die Sonne im extremen Ultraviolett aus verschiedenen Winkeln beobachtet hatten.
Das Team warnte davor, dass das von ihrer KI erstellte Modell der Sonne nur eine „fundierte Vermutung“ sei, aber dennoch eine nützliche Annäherung darstelle, die bei der Erforschung der Sonne helfen und zukünftige Missionen unterstützen könnte, die unseren Stern aus der Nähe untersuchen sollen.
„Der Einsatz von KI auf diese Weise ermöglicht es uns, die Informationen, die wir haben, zu nutzen, uns dann aber von ihnen zu lösen und die Art und Weise zu ändern, wie wir an die Forschung herangehen“, sagte Trembley. „KI verändert sich schnell und ich bin gespannt, wie Fortschritte unsere Modelle verbessern und was wir sonst noch mit KI machen können.“
Nachdem die erste Studie abgeschlossen ist, möchte das Team nun den Derecho-Supercomputer von NCAR nutzen, um die Auflösung seines Modells zu erhöhen.
Sie wollen außerdem neue KI-Methoden erforschen, um die Genauigkeit der Schlussfolgerungen über das Aussehen der Sonnenpole zu verbessern, und ähnliche Ansätze zur Modellierung der Erdatmosphäre nutzen.
