Numa reviravolta notável que desafia a forma como pensamos sobre a exploração espacial, um estudante do ensino médio da Califórnia fez uma descoberta que pode remodelar a nossa compreensão do cosmos. Matteo Paz, um adolescente com grande aptidão para a ciência da computação, desenvolveu um modelo de inteligência artificial que revelou 1,5 milhão de objetos espaciais até então desconhecidos pelos astrónomos. Os objetos estavam escondidos à vista de todos em um vasto conjunto de dados coletados pela missão NEOWISE da NASA, um projeto criado para rastrear asteróides próximos à Terra.
A gênese de uma descoberta inesperada
A jornada de Matteo Paz pelo espaço profundo começou no verão de 2022, quando ele participou da Caltech’s Planet Finder Academy. O programa, liderado pelo professor Andrew Howard, tem como objetivo proporcionar a alunos do ensino médio contato direto com pesquisas astronómicas avançadas. Paz foi orientado por Davy Kirkpatrick, cientista sénior do Infrared Processing and Analysis Center (IPAC) da Caltech, e juntos começaram a explorar o tesouro de dados da missão NEOWISE.
Inicialmente concebida para observar e rastrear asteróides próximos da Terra, a NEOWISE passou mais de uma década a recolher dados infravermelhos que cobriam todo o céu. Embora a missão tenha atingido o seu objetivo principal, também recolheu informações valiosas sobre objetos distantes, particularmente aqueles que apresentavam variações incomuns de brilho ao longo do tempo. Essas variações, às vezes causadas por quasares, estrelas binárias ou supernovas, eram frequentemente difíceis de identificar usando métodos tradicionais de análise.
O poder da IA na exploração espacial
Diante de um conjunto de dados que se aproximava rapidamente de 200 mil milhões de pontos de dados, a equipa da Caltech planeava analisar manualmente apenas uma pequena parte. No entanto, Paz, com a sua formação em ciência da computação, matemática e programação, viu um caminho diferente a seguir. Ele propôs o uso de aprendizagem automática para lidar com o enorme conjunto de dados, uma solução que ninguém havia considerado antes.
Em apenas seis semanas, Paz construiu um modelo de aprendizagem automática baseado em Fourier e wavelet, projetado para identificar os sinais mais fracos de flutuações de brilho nos dados infravermelhos. Os seus esforços rapidamente deram frutos. O modelo começou a detectar variações subtis na luz que antes passavam despercebidas. À medida que a IA aperfeiçoava a sua capacidade de identificar padrões incomuns, sinalizava novos objetos e atividades potenciais na vasta extensão do espaço.
Superando desafios e orientando a próxima geração
A descoberta de Paz não foi apenas uma conquista tecnológica, mas também uma prova do poder da mentoria. Ao longo do projeto, publicado na revista The Astronomical Journal, Paz trabalhou em estreita colaboração com uma equipa de investigadores da Caltech, incluindo Shoubaneh Hemmati, Daniel Masters, Ashish Mahabal e Matthew Graham. Esses especialistas forneceram um apoio fundamental no aperfeiçoamento das técnicas de aprendizagem automática que acabariam por levar à descoberta dos objetos ocultos.
No entanto, a jornada não foi isenta de obstáculos. Os ritmos de observação da missão NEOWISE tinham limitações que dificultavam a deteção de certos tipos de objetos variáveis — aqueles que mudavam muito lentamente ou muito rapidamente. O modelo de IA de Paz, que conseguia rastrear essas variações de brilho ao longo do tempo, provou ser fundamental para superar esse desafio. O seu trabalho levou à deteção de novas estrelas e outros fenómenos, abrindo portas para mais estudos e explorações.
Agora, como funcionário remunerado da Caltech, Paz continua a aperfeiçoar o seu modelo, expandindo os limites do que a sua IA pode alcançar. Ele também trabalha como mentor de estudantes mais jovens na Planet Finder Academy, garantindo que a próxima geração de investigadores tenha as ferramentas e a inspiração para explorar o espaço de novas maneiras.
Uma descoberta que pode mudar a forma como vemos o universo
O catálogo de 1,5 milhões de novos objetos descobertos pela IA de Paz deve ser publicado em 2025, oferecendo novas perspetivas sobre a evolução de estrelas e galáxias distantes. Essas descobertas permitirão aos astrónomos estudar o comportamento a longo prazo de corpos celestes que antes eram invisíveis. Embora a descoberta tenha origem na investigação espacial, Paz vê potencial para aplicações mais amplas do seu modelo, incluindo em áreas como economia e monitorização ambiental, onde os dados temporais desempenham um papel fundamental.
Como estudante do ensino secundário com uma compreensão excecional de aprendizagem automática e dados astronómicos, o sucesso de Paz exemplifica o potencial dos jovens talentos quando combinados com os recursos certos. O seu trabalho também ressalta o poder da tecnologia avançada, especialmente da inteligência artificial, para revelar os mistérios invisíveis do nosso universo.
