Leta 2013 je Evropska vesoljska agencija lansirala Gaia vesoljska plovila. Kot naslednik Hipparcos misija, ta vesoljska opazovalnica je zadnja tri leta in pol zbirala podatke o kozmosu. Preden se bo upokojil nekje naslednje leto (čeprav bi misijo lahko podaljšali), bodo ti podatki uporabljeni za izdelavo največjega in najbolj natančnega 3D astronomskega zemljevida, ki je bil kdajkoli ustvarjen.
Med pregledovanjem kozmosa je Gaia ob poti razkrila tudi nekaj zelo zanimivih stvari. Na primer po pregledu Gaia Katalog s posebej zasnovano umetno nevronsko mrežo je skupina evropskih raziskovalcev pred kratkim odkrila šest novih hipervelocity zvezde v Mlečni poti. In ena od teh zvezd se giblje tako hitro, da lahko sčasoma zapusti našo galaksijo.
Njihova študija z naslovom "Umetna nevronska mreža za odkrivanje zvezd hipervelocity: Kandidati v Gaia DR1 / TGAS" - je bila nedavno objavljena v Mesečna obvestila Royal Astronomical Society. Predstavljena je bila konec prejšnjega meseca na Evropskem tednu astronomije in vesoljske znanosti, ki je potekal od 26. do 30. junija v Pragi na Češkem.
Zvezde hipervelocity so redka in fascinantna stvar. Medtem ko so vse zvezde na Mlečni poti v stalnem gibanju in krožijo okoli središča naše galaksije, nekatere pospešujejo do hitrosti do sto kilometrov na sekundo. V preteklosti so astronomi sklepali, da so te hitro premikajoče se zvezde posledica tesnega zvezdnega srečanja ali eksplozije supernove zvezdnega spremljevalca.
In pred nekaj več kot desetletjem so astronomi spoznali nov razred zvezde visoke hitrosti, za katere se verjame, da so pospešene iz preteklih interakcij s supermasivno črno luknjo (Strelec A *), ki sedi v središču naše galaksije. Te zvezde so izjemno pomembne za preučevanje celotne strukture Mlečne poti, saj kažejo na vrste dogodkov in sil, ki so oblikovale njeno zgodovino.
Kot je v sporočilu ESA pojasnila Elena Maria Rossi z univerze Leiden na Nizozemskem in eden od soavtoric na tem dokumentu:
“To so zvezde, ki so prehodile velike razdalje skozi Galaksijo, vendar jih je mogoče zaslediti do njenega jedra - območja, ki je tako gosto in zasenčeno medzvezdnim plinom in prahom, da jih je običajno zelo težko opazovati - zato dajejo ključne informacije o gravitacijskem polju Mlečna pot od središča do obrobja.“
Iskanje takšnih zvezd ni lahka naloga, predvsem zato, ker jim hitrost izjemno težko opazi v velikem in natrpanem disku Mlečne poti. Posledično so se znanstveniki zanašali na iskanje mladih ogromnih zvezd (2,5 do 4 sončne mase) v stari zvezdni populaciji Galaktike. V bistvu sta njihova mladost in visoke mase pokazatelji, da tam morda niso izvirali.
Ta metoda je v kombinaciji z meritvami preteklih hitrosti in poti potrdila obstoj zvezd hipervelocity v preteklosti. Vendar je bilo do zdaj opaženih le 20 zvezd hipervelocityja, ki so bile po naravi mlade in množične. Znanstveniki verjamejo, da se skozi Mlečno pot pospešuje tudi veliko več zvezd drugih starosti in mas, a jih prej niso mogli opaziti.
Da bi se tega lotila, je evropska ekipa, ki jo je vodil Tomasso Marchetti z univerze Leiden na Nizozemskem, začela razmišljati, kako uporabiti GaiaJe obsežen nabor podatkov za optimizacijo iskanja več zvezd hipervelocityja. Po preizkušanju različnih metod so uporabili pristop umetne nevronske mreže - tj. Z algoritmom strojnega učenja - za iskanje po zvezdah popisanih podatkov Gaia je v postopku zbiranja.
Z začetkom v prvi polovici leta 2016 je ekipa začela razvijati in usposabljati ta program, da bi bil pripravljen na prvo izdajo Gaia Podatki - ki so se zgodili nekaj mesecev pozneje, 14. septembra 2016. Kot je opisal proces, doktorski študent Tommaso Marchetti z univerze v Leidnu:
»Na koncu smo se odločili za umetno nevronsko mrežo, ki je programska oprema, zasnovana tako, da posnema delovanje naših možganov. Po pravilnem "usposabljanju" se lahko nauči prepoznati določene predmete ali vzorce v ogromnem naboru podatkov. V našem primeru smo ga naučili opazovati zvezde hipervelocityja v zvezdnem katalogu, kot je bil tisti, sestavljen z Gaio. "
Ta zemljevid je poleg zemljevida s pozicijami več kot milijarde zvezd vključeval tudi manjši katalog z razdaljami in gibi za dva milijona zvezd. Ta katalog - poznan kot Astrometrična raztopina Tycho-Gaia (TGAS) - je združil podatke iz prvega leta Gaia misijo in s podatki iz Hipparcos poslanstvo in je v bistvu okus tega, kaj prihaja Gaia.
Na dan izida kataloga sta Marchetti in njegova ekipa vodila algoritem na dva milijona zvezd znotraj TGAS, kar je razkrilo nekaj zanimivih najdb. "V samo eni uri so umetni možgani že zmanjšali nabor podatkov na približno 20 000 potencialnih hitrih zvezd in tako zmanjšali velikost na približno 1%," je dejal Rossi. "Nadaljnji izbor, ki vključuje le meritve nad določeno natančnostjo razdalje in gibanja, je to znižal na 80 zvezdic."
Ekipa je nato podrobneje pregledala teh 80 zvezd in podatke o njihovih predlogih primerjala s podatki iz drugih katalogov. V paru z dodatnimi opazovanji so na koncu našli šest zvezd, za katere se zdi, da se gibljejo hitreje kot 360 km / s. Eno se je celo zdelo preko 500 km / s, kar pomeni, da ga gravitacija naše Mlečne poti ni več vezana in jo bo sčasoma zapustila v celoti.
Morda je pomemben vidik te ugotovitve dejstvo, da te zvezde niso posebej množične kot prejšnje 20, ki so jih odkrili, in so bile po masi primerljive z našim Soncem. Poleg tega bo 5 počasnejših zvezd verjetno postalo osrednja točka študija, saj znanstveniki želijo ugotoviti, kaj jih je upočasnilo. Ena izmed možnih razlag je, da je morda vplivala interakcija s temno snovjo galaksije.
Veliko kot je bil TGAS le zgodnji pokazatelj obsežnih in dragocenih podatkov Gaia sčasoma bo ta študija prikazala vrste odkritij in raziskav, ki jih bodo ti podatki omogočili. Astronomi zagotovo razkrivajo veliko novih in vznemirljivih stvari o dinamiki naše Mlečne poti in vrstah sil, ki so jo oblikovale.
V ta namen Marchetti in njegova ekipa nadgrajujejo svoj program za obravnavo veliko večjega nabora podatkov, ki bo predvidoma objavljen aprila 2018. Ta katalog bo vseboval razdaljo in gibe za več kot milijardo zvezd ter hitrosti za specifična podskupina Na podlagi tega bo ekipa morda ugotovila, da so hitro premikajoče se zvezde, ki se zaženejo iz Mlečne poti, veliko pogostejše, kot je bilo prej mišljeno.
Bodite prepričani, da boste uživali v tem videoposnetku, ki prikazuje poti teh šestih na novo odkritih hitro premikajočih se zvezd iz pristojnosti ESA:
