Двести сорок две тысячи триста двадцать семь галактик — как песчинок на пляже. Но астрономы превратили этот хаос в карту: алгоритм UMAP (метод машинного обучения) взял у каждой из галактик одиннадцать параметров — семь цветов от оптики до среднего инфракрасного диапазона (это фотометрия), звёздную величину, радиус и фотометрическое красное смещение — и свёл их в две координаты. На двумерном листе похожие объекты легли рядом, образовав архипелаги и проливы. Всего 68 спектроскопически подтверждённых Маленьких Красных Точек — компактных галактик на больших красных смещениях — стали надёжными маяками, очертив острова, где прячутся эти загадочные источники.
Полученная карта показала: Красные Точки сбились в два плотных сгустка. Основной архипелаг — 56 объектов с медианным красным смещением z≃5,1 — при полноте 0,82 показал чистоту 0,78. Это сопоставимо с лучшими фотометрическими отборами, но без единого явного порога по цвету. Никаких цветовых границ. Их спектры говорят сами за себя. Второй, меньший остров из 11 объектов расположился на z≃3,4. Там же, в архивных данных, нашлись четыре новых активных ядра с широкой линией Hα — сигнатурой быстрого газа вокруг чёрной дыры.
Внутри этих островов алгоритм отыскал 107 новых кандидатов в Красные Точки, пропущенных прежними каталогами. Они компактны и лежат на характерном V-образном континууме в системе покоя, но чуть голубее самых строгих цветовых разрезов. Их природа ещё не ясна: возможно, это чёрные дыры, скрытые газом и пылью, или запылённые вспышки звездообразования. Примечательно, что ни один коричневый карлик — традиционная помеха цветовых выборок — не попал в регионы LRD. Эти звёзды-неудачники собрались на отдельном островке с голубым цветом F115W−F200W, полностью отрезанные от архипелага Красных Точек.
Метод не завязан на фотометрию. Ту же канву можно наложить на спектры и изображения с высоким разрешением, чтобы искать тонкие спектральные особенности или морфологические подклассы. Уже создано интерактивное веб-приложение — живой атлас популяций далёкой Вселенной, где любой желающий может изучать карту, снимки и спектры. В будущем такие карты помогут обрабатывать данные телескопов Euclid и Roman, ускоряя открытие редких классов объектов. Как настоящая карта островов, она будет пополняться новыми архипелагами, и каждый новый атлас откроет неизведанные земли в океане данных — без единого цветного фонарика.
Метод UMAP, изначально созданный для визуализации экспрессии генов в биологии, сегодня помогает астрономам открывать новые популяции галактик без единого цветового фильтра — яркий пример того, как алгоритмы машинного обучения переносят идеи между далёкими дисциплинами.