أول خريطة كاملة للسماء بالأشعة فوق البنفسجية: كيف سدّت Claude Science فجوات 50 عامًا من الرصد

كيف ظهرت أول خريطة كاملة للسماء بالأشعة فوق البنفسجية

يروي برايس مينار، الفيزيائي الفلكي في جامعة Johns Hopkins والباحث في Anthropic، قصة إنشاء أول خريطة في التاريخ للسماء بأكملها بالضوء فوق البنفسجي. أُنجز المشروع بالتعاون مع Claude Science ويجمع بين طولي موجة: الأشعة فوق البنفسجية البعيدة (154 نانومتر) والأشعة فوق البنفسجية القريبة (232 نانومتر). تنبأ الذكاء الاصطناعي بنحو ثلث الخريطة، أما الباقي فجُمع من جميع عمليات الرصد المتاحة بالأشعة فوق البنفسجية خلال الخمسين عامًا الماضية.

يُدرّس مينار الفيزياء الفلكية، وغالبًا ما يُظهر لطلابه كيف تبدو السماء بشكل مختلف تمامًا بحسب طول الموجة: في الضوء المرئي تظهر النجوم، وفي نطاق الأشعة تحت الحمراء تتوهج سحب الغبار، وفي نطاق الراديو يظهر غاز الهيدروجين (المادة الخام للنجوم الجديدة)، وفي نطاق الأشعة السينية تظهر انفجارات النجوم والثقوب السوداء. ومجتمعة، تكشف هذه التمثيلات كيف ينهار الغاز ليتحول إلى نجوم، وكيف تنشر النجوم الغبار عبر المجرة، وكيف تتشكل مجرات شبيهة بمجرتنا.

لماذا لم تكن هناك خريطة كاملة بالأشعة فوق البنفسجية منذ 50 عامًا

تمتص طبقة الأوزون في الغلاف الجوي للأرض الأشعة فوق البنفسجية، ولذلك لا يمكن رصد الفضاء في هذا النطاق إلا باستخدام تلسكوب فضائي. وعلى مدار الخمسين عامًا الماضية، صوّرت عدة مراصد فضائية أجزاءً من السماء ونشرت بياناتها، لكن الصورة الكاملة لم تتجمّع أبدًا.

أكبر قاعدة بيانات هي GALEX التابعة لناسا (أُطلقت عام 2003 وانتهت مهمتها عام 2013). وعلى مدى 10 سنوات، أجرت هذه المهمة نحو ثلثي عمليات رصد السماء كلها: 38,000 صورة منفصلة، جُمعت في ظروف مختلفة. لكن GALEX تجنّبت عمدًا المناطق ذات النجوم الساطعة، وبخاصة مستوى درب التبانة (حيث تكون النجوم أكثر كثافة)، لأن هذه المناطق تهدد بإلحاق الضرر بأجهزة الاستشعار الحساسة للقمر الصناعي.

أكملت تلسكوبات فضائية أخرى قاعدة البيانات هذه: Swift التابعة لناسا وFIMS/SPEAR الكورية الجنوبية - لكن حتى بياناتها مجتمعة لم تكن كافية إلا لسدّ جزء من الفجوات. وللحصول على خريطة كاملة، كان لا بد من تشغيل تقنيات إحصائية يدويًا، ومعايرة ملايين بيانات البكسل، وإعادة إجراء التحليل عدة مرات. وهذا يتطلب أسابيع من العمل الشاق المضني. ولم يعتبر أي فيزيائي فلكي هذا العمل أولوية - فهو مهم لتعليم الطلاب، لكنه غير مهم لاكتشافات جديدة.

كيف أنشأت Claude Science الخريطة في أيام بدلًا من أشهر

في صيف عام 2026، كلّف مينار Claude Science بمهمة بسيطة في صياغتها: جمع كل مجموعات بيانات الأشعة فوق البنفسجية المتاحة، وتوحيدها على نطاق واحد، ودمجها في خريطة واحدة، وسدّ جميع الفجوات. مهمة بسيطة في الصياغة، لكنها معقدة في التنفيذ.

أطلقت Claude فريقًا من الوكلاء الذكية الذين قاموا بما يلي:

• بحثوا في الإنترنت عن جميع مسوحات السماء بالأشعة فوق البنفسجية المتاحة للعموم (بالنسبة لـ GALEX كانت عشرات آلاف الصور) • وحّدوا كل مجموعة بيانات بحيث تكون الصور المأخوذة في سنوات مختلفة وظروف مختلفة قابلة للمقارنة • أزالوا التشويش الناتج عن النجوم الساطعة (التي تضيف "توهجًا" إلى الصور بالطريقة نفسها التي يضيف بها مصباح شارع وهجًا إلى صورة أرضية) • عايروا التلسكوبات المختلفة بشكل متبادل فيما بينها: فـ GALEX التابعة لناسا وSwift التابعة لناسا وFIMS/SPEAR تسجّل الضوء فوق البنفسجي بطرق مختلفة قليلًا، ولذلك كان لا بد من إعادة رسمها على شبكة إحداثيات واحدة

ثم بدأ الجزء الأصعب: سدّ الفجوات. فثلث السماء لم يُرصد قط بالأشعة فوق البنفسجية. وطلب مينار من Claude استخدام أسلوب inpainting - تقنية تعلم آلي يتدرّب فيها النموذج على ملايين الصور ويتعلّم استعادة المناطق التالفة أو المفقودة.

ودمجت Claude هذا مع معلومات إضافية: في المناطق التي لا توجد فيها بيانات بالأشعة فوق البنفسجية، توجد عمليات رصد بأطوال موجة أخرى (الضوء المرئي، الأشعة تحت الحمراء، نطاق الراديو). وعلى ثلثي السماء الذي توجد فيه خريطة بالأشعة فوق البنفسجية، تعلّمت Claude العلاقة الارتباطية بين سطوع الأشعة فوق البنفسجية والسطوع في الأطوال الموجية الأخرى. ثم طبّقت هذه العلاقة على الثلث الذي لا توجد فيه بيانات بالأشعة فوق البنفسجية وتنبأت بشكله المحتمل.

ولفحص دقة النتائج، طلب مينار من Claude أن تأخذ مناطق ذات بيانات معروفة بالأشعة فوق البنفسجية، وتخفي أجزاء منها، وتطلب من النموذج استعادتها. وبعد عدة جولات من التحسين، بلغت الدقة 10% من القياسات الحقيقية للأشعة فوق البنفسجية - وهو فارق لا تلحظه العين البشرية.

وفي الختام، أضافت Claude تقديرات للضوء فوق البنفسجي لأكثر من 100 مليون نجم منفرد، مستخلصة من عمليات الرصد المرئية لمهمة Gaia التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية.

التنقيح والنتيجة النهائية

كانت النسخة الأولى من الخريطة قريبة من الكمال، لكن مينار اكتشف عيوبًا: حلقات شبحية حول مناطق من السماء - آثار لعمليات رصد GALEX المنفردة. فكل صورة من GALEX تغطي منطقة دائرية من السماء تحمل بقايا توهّج الغلاف الجوي للأرض. فاتت Claude هذه المشكلة في جولتي تحقق، ولكن عندما أشار مينار إليها، تتبّع الوكلاء المشكلة إلى مصدرها وأعادوا معالجة جميع عمليات الرصد الـ 38,000. وبعد ساعتين، اختفت العيوب.

والنتيجة النهائية: تُظهر خريطة السماء بالأشعة فوق البنفسجية سحب الغبار المحيطة بالنجوم الفتية، وحلقات وأقواس غبارية ضخمة (آثار انفجارات نجوم ضخمة)، وخيوط غبار رقيقة خارج مستوى المجرة، وسحابتي ماجلان الكبرى والصغرى. وأصبحت الخريطة إضافة جديرة إلى جانب التمثيلات التقليدية الأخرى للسماء، وتحوّلت إلى أداة تعليمية قوية. وبالنسبة لمينار نفسه، كانت هذه أول مرة ينجح فيها في إنجاز مشروع مهم دون أن يضرّ ذلك بعمله البحثي الأساسي.