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    Bocetos de manchas solares de Galileo versus IA de aprendizaje profundo moderna

    Una gran eyección de masa cornal salta del Sol en 1999. Crédito:NASA / ESA

    Es un pensamiento fascinante a considerar.

    ¿Cómo era exactamente el sol? ¿hace siglos? ¿Qué veríamos? si los astrónomos de la época de Kepler y Galileo tenían tecnología moderna para monitorear el Sol a través del espectro electromagnético, disponible para ellos?

    Gracias a la inteligencia artificial moderna, puede haber una manera de 'ver' realmente en qué estado estaba el Sol, en aquellos días de antaño. Un estudio reciente, titulado "Generación de datos satelitales modernos a partir de dibujos de manchas solares de Galileo en 1612 por aprendizaje profundo" en febrero de 2021 en el Diario astrofísico de la Sociedad Astronómica Estadounidense utilizó un innovador conjunto de deducciones para comparar bocetos de manchas solares con vistas modernas de observaciones terrestres y espaciales. El estudio fue dirigido por Harim Lee de la Universidad Kyung Hee en la República de Corea del Sur.

    Galileo y el sol

    Los registros de manchas solares representan uno de los conjuntos más largos de datos astronómicos disponibles, Remontándonos a las observaciones chinas en 1128 d.C. Antes de la era del telescopio, grande, las manchas solares a simple vista se veían y registraban ocasionalmente, mientras el Sol en silencio brillaba a través de un banco de niebla bajo o neblina de nubes cerca del amanecer o el atardecer.

    AI vs. SDO:cada par es una imagen SDO real (izquierda) versus una "imagen de aprendizaje profundo" (derecha) generada en el estudio. Crédito:Harim Lee et al. 2021

    Galileo mantuvo un registro meticuloso de la actividad de las manchas solares, bosquejando lo que vio durante varios meses a partir del verano de 1612. A pesar de la leyenda, la historia de que Galileo se quedó ciego al observar el Sol es apócrifa; en cambio, usó el método de proyección, proyectando la imagen del Sol a través de un helioscopio primitivo en una habitación oscura.

    Por supuesto, Galileo no tenía idea de qué eran exactamente las manchas solares. Hoy dia, sabemos que estas regiones de flujo magnético en la fotosfera solar son más frías que las áreas circundantes, apareciendo negro contra el rostro deslumbrante del sol. Y lo que es más, la polaridad de los grupos y pares de manchas solares no solo denota su asociación con un ciclo solar particular de 11 años, pero su aparición en latitud en la faz del Sol progresa a través de un ciclo, comenzando desde latitudes altas desde el principio y luego avanzando hacia el ecuador solar, en lo que se conoce como Ley de Spörer. El Sol también cambia la polaridad cada ciclo de 11 años, y dos ciclos (22 años) equivalen a un ciclo Hale.

    Hoy dia, misiones como el Observatorio de Dinámica Solar de la NASA y el Observatorio Solar Heliosférico (SOHO) conjunto NASA / Agencia Espacial Europea (ESA) monitorean el Sol en todo el espectro, alrededor del reloj. Esto nos da una imagen mucho más sólida y holística de lo que está sucediendo con el Sol. Gracias a estas misiones, ahora sabemos que la actividad de las manchas solares está íntimamente relacionada con otros fenómenos, para incluir fáculas vistas en la fotosfera a espículas, prominencias y eyecciones de masa coronal vistas en la cromosfera solar superior ...

    Los bocetos de las manchas solares de Galileo. Crédito:Proyecto Galileo / Universidad Rice / Dominio público

    Pero, ¿cómo podrían haber sido realmente estos eventos invisibles? en la época de Galileo?

    Los investigadores del estudio se dieron cuenta de que en realidad tenemos un análogo moderno para cerrar la brecha entre los métodos antiguos y nuevos que relatan la actividad solar. Desde 1917, observadores expertos en el observatorio Mount Wilson en el sur de California han esbozado la cara del Sol, todos los días despejados. Esto se hace usando la Torre Solar de 150 pies en los terrenos del complejo del observatorio y, al igual que en la época de Galileo, el boceto se hace usando una proyección del Sol en una habitación oscura. Puede leer este fascinante disco moderno en línea.

    Entrenando a la IA para observar el sol

    Los investigadores se dieron cuenta de que estos bocetos ahora se llevan a cabo al mismo tiempo que las observaciones modernas en todo el espectro, dar a los programas de inteligencia artificial algo con lo que "verificar los hechos". Usando dibujos hechos del Sol de 2011 a 2015 versus datos SDO, Los investigadores pudieron entonces "enseñar" al programa a replicar diagramas de amplio espectro con alta fidelidad. Por último, el modelo de aprendizaje profundo utilizó un conjunto de comparación de 1, 046 pares de bocetos de manchas solares frente a imágenes SDO.

    • Un helioscopio de principios del siglo XVII muy similar al de Galileo, utilizado aquí por el astrónomo padre Christoph Sheiner para dibujar manchas solares. Dominio publico

    • Meticulosos bocetos solares realizados en Mt. Wilson. La esfera representa la Tierra para comparar. Crédito:Observatorio Mount Wilson

    A continuación, el equipo convirtió esto en los bocetos hechos por Galileo, con resultados fascinantes.

    "Los dibujos históricos de manchas solares son recursos muy importantes para comprender la actividad solar pasada, ", dice Lee en un artículo reciente sobre el tema." Nuestros resultados muestran que las estructuras bipolares de los magnetogramas generados por la IA son consistentes con las de los originales y sus flujos magnéticos sin firmar son consistentes con los de los originales ".

    Esto también podría usarse en un contexto histórico para obtener una nueva perspectiva de otros eventos, como el Gran Destello de Carrington de 1859. Este infame destello masivo envió auroras visibles tan al sur como el Caribe, y de hecho indujo suficiente corriente para prender fuego a las oficinas de telégrafos.

    Actividad solar simulada en el tiempo durante el verano de 1612, basado en las observaciones de Galileo. Crédito:Harim Lee et al 2021.

    Esta técnica llega en una coyuntura fascinante para el Sol y la actividad solar moderna, ya que el ciclo solar 25 está comenzando en serio en 2021. ¿Deslumbrará, o, como 24 antes, ¿se esfuman? Mirando hacia el futuro Este método para extrapolar cómo se vería el Sol a partir de simples bocetos de manchas solares también podría aplicarse, ¿Deberíamos descontinuar alguno de los activos espaciales actuales?

    Es fascinante ver la astronomía moderna de alta tecnología asistida por la de baja tecnología, método mano-ojo de simplemente dibujar y registrar lo que ve el observador, proyectada desde el ocular.


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