Inferencia en tiempo real para fusiones de estrellas de neutrones binarias utilizando el aprendizaje automático

Área de la Ciencia:

• La astrofísica
• Astronomía de las ondas gravitacionales
• Astronomía de varios mensajeros

Sus antecedentes:

• Las fusiones de estrellas de neutrones binarias producen señales de ondas gravitacionales (GW) y electromagnéticas.
• La observación de 2017 de GW170817 demostró el poder de la astronomía de múltiples mensajeros para descubrimientos en cosmología, física nuclear y gravedad.
• El análisis rápido de los datos GW es crucial para coordinar las observaciones electromagnéticas sensibles al tiempo, pero los métodos actuales a menudo implican aproximaciones que sacrifican la precisión.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un marco de aprendizaje automático para la inferencia rápida y precisa de los eventos de fusión de estrellas de neutrones binarias.
• Para superar las limitaciones de los métodos de análisis de GW aproximados y de baja latencia.
• Mejorar las observaciones de múltiples mensajeros proporcionando parámetros astrofísicos precisos y oportunos.

Principales métodos:

• Se presenta un nuevo marco de aprendizaje automático para la inferencia completa de estrellas de neutrones binarias.
• El marco realiza el análisis en aproximadamente 1 segundo sin aproximaciones.
• Está diseñado para manejar señales GW complejas y largas.

Principales resultados:

• El marco proporciona una localización precisa del cielo incluso antes de la fusión.
• Se logra aproximadamente un 30% de precisión de localización mejorada en comparación con los métodos de baja latencia aproximados.
• Se obtiene información detallada sobre la distancia de la luminosidad, la inclinación y las masas, lo que ayuda a priorizar las observaciones del telescopio.

Conclusiones:

• El enfoque de aprendizaje automático mejora significativamente las observaciones de múltiples mensajeros de fusiones de estrellas de neutrones binarias.
• Su flexibilidad y costo computacional reducido ofrecen nuevas vías para estudiar la ecuación de estado de las estrellas de neutrones.
• La escalabilidad del método a señales largas lo posiciona como un modelo para futuros detectores GW.