天空广袤,却也异常复杂。对于身处地表的人来说,无论视线延伸多远,所能见到的始终只是局部。若将各个方向的观测拼接起来,并切换至可见光、紫外线、红外线及射电等不同波段,同一片天空会呈现出截然不同的面貌。
2003 年,NASA 发射了 GALEX 星系演化探测器,这是一台绕地运行的紫外线太空望远镜。它仅在地球轨道进入背阳面时开展科学观测,每次对准一片直径约 1.2 度的圆形区域,分别记录远紫外与近紫外光。随着观测次数的累积,这些圆形碎片逐渐拼合成巡天图。

截至 2007 年,GALEX 的全天成像巡天已覆盖约三分之二的天空,拍摄了大约 38,000 张快照,涵盖了远紫外波段 64% 和近紫外波段 76% 的区域。然而,直至 2013 年该探测器结束使命,地图上仍存在大片空白。一些明亮的恒星与银河盘面被有意避开,因过强的光线可能损坏探测器。后续其他望远镜虽补充了部分观测,却仍未能完整拍摄整个紫外线天空。
10 月 8 日,Anthropic 展示了一幅新地图,其中不再有这些缺失——它覆盖了整片天空,是一幅全天图。

Claude 如何「补天」
图中约三分之一的区域从未被紫外线望远镜直接观测,而是通过模型推算得出。今年夏天,约翰斯·霍普金斯大学物理与天文学教授、Anthropic 研究员 Brice Ménard 为 Claude 下达了任务:收集现有的紫外线观测数据,将其纳入统一的尺度与坐标体系,最终填补未观测的部分。

多年来,Ménard 一直希望在课堂上展示一幅完整的紫外线天空图,却受困于繁琐的数据清理工作,直到如今 AI 的出现。但对 Claude 而言,这并非回答一个天文学问题,而是需要将简短的要求分解为一系列可执行的任务:找出所有公开的巡天资料,下载至本地,使同一仪器不同年份的照片可相互比较,再让不同仪器的结果对齐。

只有所有测量值落在同一套坐标与亮度标准中,空白区域的推算才有参照。Ménard 提供方向,Claude 则调度多个 Agent 分别处理不同区域;计算与校准可持续数小时,研究者回来检查阶段性成果,再决定下一轮如何调整。
实际操作犹如一次浩大的校对工程:来自不同仪器、不同年份的图像,其亮度与分辨率无法直接相加;明亮恒星周围产生的杂光,也需从微弱的紫外线背景中辨别出来。Agent 一边处理各自负责的区域,一边将不同来源的测量结果拼接起来。
对于缺乏紫外线观测的区域,需借助其他波段。团队以已测得紫外线的区域作为对照,寻找紫外线亮度与可见光、红外线、射电等数据之间的关系,再利用这种统计关系估算空白区域的亮度。随后,他们依据欧洲航天局 Gaia 对恒星的可见光测量,额外估算了上亿颗恒星的紫外线贡献,并将其叠加至背景图上。
为检验推算结果,Ménard 让系统暂时遮蔽已拍摄过的区域,仅用剩余资料补图,最后与隐藏的实测值进行比较。经过数轮调整,Anthropic 称预测结果与这些实测值的差异约为 10%。

然而,这一准确率仍基于已观测区域的测试;对于真正从未被拍摄过的地方,并无紫外线原片可供逐点核对。
AI 漏掉的,人看见了
地图初版完成后,一天晚上,Ménard 在一片极暗的区域发现了几个若隐若现的圆圈,有的比周围略亮,有的略暗。凭借经验,Ménard 判断它们并非天空中的真实天体,更像是 GALEX 多次圆形拍摄留下的痕迹,因为这些圆圈与望远镜每次拍摄的边界吻合,表明图上仍残留着仪器与处理流程的印记。
若将这些明暗变化视为天空本身,地图可能会误导观看者。Claude 早已意识到这类残留可能存在的风险,并安排其他 Agent 进行了两轮审查,但均未发现问题。直至 Ménard 亲眼看到圆圈,这一已知风险才转化为一次具体的修正。
最终地图经历了十多个版本。它将远紫外与近紫外的信息整合在一幅覆盖全天的图上,并为每个像素标注「测得」或「预测」,同时附上不确定性。点击同一片天空,人们既能看见成图,也能知晓那片颜色究竟源于望远镜,还是来自模型推算。

回看那几个圆圈,它们消失后,地图确实更接近望远镜记录的天空;圆圈是数据处理中的错误,必须修正。同时,拼接出的全天图即便再「完整」,其中仍包含依赖模型「预测」的区域,若两者混为同一颜色,再完整的地图也无法告知人们其所知内容。如此分门别类绘制后,才成为一张可用的紫外线全天图。
用算法填补紫外线地图的空白并非全新尝试,2021 年已有研究借助神经网络制作出远紫外全天图。Ménard 近年来的研究方向也涉及神经网络,他曾利用星系数据研究星系间尘埃,并开发过从复杂数据中自动寻找规律的算法。

但作为天体物理学家出身,Ménard 深知,望远镜早已产生海量数据,困难在于如何从中整理出可靠的知识,并进一步激发想象。
我们平时提及「天空」,脑中默认是肉眼所见,缺乏更多手段去发现差异,因此不会主动产生疑问:真实的天空究竟是何模样?
在这张图上,有些光曾真正落在太空望远镜的探测器上;另一些光,则是人类从可见光、红外线和射电留下的线索中推想出来的。它们首次在同一片天空下交汇,让我们得以沿着银河一直望下去。
你可以看到银河那条横带,在切换至不同光线后,其明暗也随之变化。

在地图上还可选择查看发亮的尘埃云,并查找其附近有何恒星。若发现这块区域由 Claude 预测构建,为何它会发亮?
那些尚未被拍摄到的地方,仍在等待一束真正的紫外线到来。而在此之前,我们已忍不住,想象它们的模样。
完整研究指路:https://menard.pha.jhu.edu/uvmap/
本文来自微信公众号“APPSO”,作者:发现明日产品的APPSO,36氪经授权发布。
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