U 2013. godini Europska svemirska agencija pokrenula je Gaia letjelica. Kao nasljednika Hipparcos misija, ovaj svemirski opservatorij proveo je posljednje tri i pol godine prikupljajući podatke o kosmosu. Prije nego što se povuče negdje sljedeće godine (iako bi se misija mogla produžiti), ove će se informacije koristiti za izgradnju najveće i najpreciznije 3D astronomske karte ikad stvorene.
Tijekom istraživanja kosmosa, Gaia je također otkrila nekoliko vrlo zanimljivih stvari na putu. Na primjer, nakon pregleda vježbe Gaia kataloga sa posebno dizajniranom umjetnom neuronskom mrežom, tim europskih istraživača nedavno je otkrio šest novih hipervelocity zvijezda u Mliječnom putu. A jedna od tih zvijezda kreće se tako brzo da bi na kraju mogla napustiti našu galaksiju.
Njihova studija pod nazivom "Umjetna neuronska mreža koja će otkriti zvijezde hipervelocita: kandidati u Gaia DR1 / TGAS" - nedavno je objavljena u časopisu Mjesečne obavijesti Kraljevskog astronomskog društva. Predstavljen je krajem prošlog mjeseca na Europskom tjednu astronomije i svemirskih znanosti, koji se održavao od 26. do 30. lipnja u Pragu, Češka.
Zvijezde hipervelocity su rijetka i fascinantna stvar. Dok su sve zvijezde na Mliječnom putu u stalnom kretanju, koje kruže oko središta naše galaksije, neke se ubrzavaju do stotine kilometara u sekundi. U prošlosti su astronomi zaključili da su ove zvijezde koje se brzo kreću rezultat bliskog zvjezdanog susreta ili eksplozije supernove zvijezde.
I prije nešto više od deset godina astronomi su postali svjesni nove klase zvijezda velike brzine za koje se vjeruje da su ubrzane iz prošlih interakcija sa supermasivnom crnom rupom (Strijelac A *) koja sjedi u središtu naše galaksije. Ove su zvijezde izuzetno važne za proučavanje cjelokupne strukture Mliječnog puta, jer ukazuju na vrste događaja i sila koje su oblikovale njegovu povijest.
Kako je Elena Maria Rossi sa Sveučilišta Leiden u Nizozemskoj i jedan od koautora na papiru objasnila u priopćenju ESA-e:
“To su zvijezde koje su prijećile velike udaljenosti kroz Galaksiju, ali ih je moguće pratiti do njezine jezgre - područja toliko gustog i zaklonjenog međuzvjezdanih plinova i prašine da je normalno vrlo teško promatrati - pa daju ključne informacije o gravitacijskom polju Mliječni put od središta do njegovih rubova.“
Pronalaženje takvih zvijezda nije lak zadatak, uglavnom zato što im je njihova brzina izuzetno otežavaju uočavanje u ogromnom i prepunom disku Mliječnog puta. Kao rezultat toga, znanstvenici su se pouzdali u potragu za mladim, masivnim zvijezdama (2,5 do 4 solarne mase) u staroj zvjezdanoj populaciji Galaktike. U osnovi, njihova mladost i visoke mase pokazatelji su da tamo možda nisu ni podrijetlo.
U kombinaciji s mjerenjima njihovih brzina i staza u prošlosti, ova metoda je potvrdila postojanje zvijezda hipervelocity u prošlosti. Do danas je uočeno samo 20 zvijezda hipervelocity, a sve su bile mlade i masovne prirode. Znanstvenici vjeruju da se kroz Mliječni put ubrzava i mnogo više zvijezda drugih dobnih skupina i masa, ali ih ranije nisu mogli primijetiti.
Da bi se pozabavili tim problemom, europski tim - pod vodstvom Tomassa Marchettija sa Sveučilišta Leiden u Nizozemskoj - počeo je razmatrati kako koristiti GaiaJe ogroman skup podataka za optimizaciju pretraživanja više zvijezda hipervelocity. Nakon testiranja različitih metoda, usvojili su pristup umjetne neuronske mreže - tj. Koristeći algoritam strojnog učenja - za pretraživanje popisa zvijezda Gaia je u procesu okupljanja.
Počevši u prvoj polovici 2016, tim je počeo razvijati i trenirati ovaj program kako bi bio spreman za prvo izdanje Gaia podaci - koji su se dogodili nekoliko mjeseci kasnije 14. rujna 2016. Kako je Tommaso Marchetti, doktor znanosti na Sveučilištu Leiden, opisao postupak:
"Na kraju smo odlučili koristiti umjetnu neurološku mrežu, softver dizajniran tako da oponaša kako naš mozak funkcionira. Nakon pravilnog „treninga“, može naučiti kako prepoznati određene predmete ili uzorke u ogromnom skupu podataka. U našem slučaju naučili smo je kako uočiti zvijezde hipervelocity u zvjezdanom katalogu poput onoga sastavljenog s Gaijom. "
Uz kartu s položajima od preko milijardu zvijezda, ovo prvo izdanje podataka uključivalo je i manji katalog s udaljenostima i pokretima za dva milijuna zvijezda. Ovaj katalog - koji je poznat i kao Tycho-Gaia Astrometric Solution (TGAS) - objedinio je podatke iz obje godine prve Gaia misije i s podacima iz Hipparcos misiju i u osnovi je okus onoga što dolazi Gaia.
Na dan izlaska kataloga, Marchetti i njegov tim pokrenuli su svoj algoritam na dva milijuna zvijezda unutar TGAS-a, što je otkrilo neke zanimljive nalaze. "U samo sat vremena umjetni mozak je već smanjio skup podataka na oko 20 000 potencijalnih zvijezda velike brzine, smanjujući njegovu veličinu na oko 1%", rekao je Rossi. "Daljnji odabir, koji uključuje samo mjerenja iznad određene preciznosti udaljenosti i pokreta, srušio je to na 80 kandidatskih zvijezda."
Tim je tada detaljnije pregledao tih 80 zvijezda i usporedio podatke o njihovim prijedlozima s podacima iz drugih kataloga. Upareni s dodatnim promatranjima, na kraju su pronašli šest zvijezda za koje se činilo da se kreću brže od 360 km / s. Čini se da je čak i jedan bio veći od 500 km / s, što znači da ga više nije vezana gravitacijom našeg Mliječnog puta i da će ga na kraju potpuno izostaviti.
Ali možda je vrlo važan aspekt ovog nalaza činjenica da ove zvijezde nisu osobito masivne poput prethodnih 20 koji su otkriveni i bili su u masi usporedivi s našim Suncem. Pored toga, 5 sporih zvijezda vjerojatno će postati žarište proučavanja, jer znanstvenici žele utvrditi što ih usporava. Jedno moguće objašnjenje je da je interakcija s tamnom materijom galaksije mogla biti odgovorna.
Kao što je TGAS samo rani pokazatelj ogromnih i vrijednih podataka Gaia na kraju će pružiti, ova studija prikazuje vrste otkrića i istraživanja koja će ti podaci omogućiti. Sa samo 2 milijuna, ali i milijardu zvijezda koje će proučavati, astronomi će sigurno otkriti mnoge nove i uzbudljive stvari o dinamici našeg Mliječnog puta i vrstama sila koje su ga oblikovale.
U tu svrhu, Marchetti i njegov tim nadograđuju svoj program za obradu mnogo većeg skupa podataka koji bi trebao biti objavljen u travnju 2018. Ovaj će katalog sadržavati udaljenost i prijedloge za preko milijardu zvijezda, kao i brzine za određeni podskup. Iz toga će ekipa možda otkriti da su zvijezde koje se brzo kreću iz Mliječnog puta puno češće nego što se prije mislilo.
Svakako uživajte u ovom videu koji prikazuje staze ovih šest novootkrivenih brzorastućih zvijezda, ljubaznošću ESA-e:
