În 2013, Agenția Spațială Europeană a lansat nava spațială Gaia. În calitate de succesor al misiunii Hipparcos, acest observator spațial a petrecut ultimii trei ani și jumătate colectând informații despre spațiu. Înainte ca misiunea sa să se încheie anul viitor (deși ar putea fi extinsă), informațiile primite vor fi folosite pentru a construi cea mai mare și mai precisă hartă astronomică 3D.
În timpul sondajului spațial, Gaia a descoperit și câteva lucruri interesante. De exemplu, după ce a explorat catalogul Gaia cu o rețea neuronală artificială special concepută, o echipă europeană de cercetători a găsit recent șase noi stele hiperspeed în Calea Lactee. Iar una dintre aceste stele se mișcă atât de repede încât ar putea să părăsească în cele din urmă galaxia noastră.
Cercetarea lor, intitulată „O rețea neuronală artificială pentru a descoperi stele de hipervelocitate: candidații în Gaia DR1 / TGAS”, a fost publicată recent în Monthly Notices of the Societatea Astronomică Regală. De asemenea, a fost prezentat la sfârșitul lunii trecute la „Săptămâna Europeană a Astronomiei și Științelor Spațiale”, care a avut loc în perioada 26-30 iunie la Praga, Republica Cehă.
Conceptul artistic al telescopului Gaia pe fundalul Căii Lactee, Credit: ESA / ATG medialab; background: ESO / S. Mai brunetă
Stelele de hipervelocitate sunt obiecte rare și fascinante. În timp ce toate stelele din Calea Lactee sunt în mișcare constantă pe orbite în jurul centrului galaxiei noastre, unele dintre ele accelerează la viteze de sute de kilometri pe secundă. În trecut, astronomii au ajuns la concluzia că aceste stele în mișcare rapidă sunt rezultatul trecerii stelelor apropiate unele de altele sau a unei supernove a unui însoțitor stelar.
Și cu puțin peste un deceniu în urmă, astronomii au devenit conștienți de o nouă clasă de stele de mare viteză despre care se crede că au fost accelerate din interacțiunile din trecut cu gaura neagră supermasivă Sagetatorul A *, care se află în centrul galaxiei. Aceste stele sunt foarte importante pentru studierea structurii generale a Căii Lactee, deoarece indică tipurile specifice de evenimente și forțe care și-au modelat istoria.
După cum a explicat Elena Maria Rossi de la Universitatea Leiden din Olanda, care este unul dintre autorii articolului, într-un comunicat de presă al ESA:
„Acestea sunt stele care au parcurs distanțe enorme prin Galaxie, dar pot fi urmărite până la miezul său - o zonă atât de densă și ascunsă de gazul și praful interstelar încât este de obicei foarte dificil de observat - astfel încât să ne ofere informații importante despre câmpul gravitațional al Căii Lactee. de la centru până la periferia sa.
Video promotional:
Conceptul artistic al stelelor care se reped prin galaxie. Credit: Agenția Spațială Europeană
Găsirea unor astfel de stele nu este o sarcină ușoară, în mare parte deoarece viteza lor le face extrem de dificil de detectat pe vastul și aglomeratul disc al Căii Lactee. Drept urmare, oamenii de știință s-au bazat pe tinere stele masive (2,5 până la 4 mase solare) din vechea populație stelară a galaxiei. Practic, vârsta lor fragedă și masa mare sunt indicatori că nu pot apărea acolo.
Combinată cu măsurători ale vitezei și traiectoriilor lor trecute, această metodă a confirmat prezența stelelor hiperspeed în trecut. Cu toate acestea, până acum, oamenii de știință au găsit doar 20 de stele hiperspeed și toate erau tinere și masive. Oamenii de știință cred că mai multe stele de alte vârste și mase se deplasează prin Calea Lactee cu viteze atât de mari, dar nu au putut fi detectate înainte.
Pentru a aborda această problemă, o echipă de cercetători europeni condusă de Tomasso Marchetti de la Universitatea Leiden din Olanda a început să ia în considerare modul de utilizare a vastului set de date al lui Gaia pentru a optimiza căutările de stele hiperspeed. După testarea diferitelor metode, au adaptat rețeaua de neutroni în aceste scopuri, adică au folosit un algoritm de învățare automată pentru a căuta datele recensământului stelar Gaia în timpul procesului de colectare.
Începând cu prima jumătate a anului 2016, echipa a început să dezvolte și să instruiască acest program în pregătirea pentru prima lansare a datelor Gaia, care s-a întâmplat câteva luni mai târziu, pe 14 septembrie 2016. Tomasso Marchetti, student la Universitatea din Leiden, a descris procesul după cum urmează:
„În cele din urmă, am decis să folosim o rețea de neutroni artificiali - un software conceput pentru a simula modul în care funcționează creierul nostru. Cu „antrenamentul” potrivit, poate învăța să recunoască anumite obiecte sau modele într-un set de date imens. În cazul nostru, am instruit-o să caute stele hiperspeed într-un catalog de stele, precum cel compilat de Gaia.
Reprezentare artistică a unei stele hiperspeed care a fost descoperită de telescopul foarte mare al ESO. Credit: European Southern Observatory
Pe lângă o hartă cu locațiile a peste un miliard de stele, primele date includeau un mic catalog al distanțelor și mișcărilor a două milioane de stele. Acest catalog, intitulat „Soluția astrometrică Tycho-Gaia (TGAS)”, a combinat date din misiunile Gaia și Hipparcos.
În ziua publicării catalogului, Marchetti și echipa sa au rulat un algoritm pe două milioane de stele în cadrul TGAS, ceea ce a dus la descoperiri interesante. "În doar o oră, creierul artificial a redus deja setul de date la 20.000 de stele potențiale de mare viteză, până la 1%", a spus Rossi. "O selecție suplimentară, incluzând doar distanța și mișcarea cu o anumită precizie de măsurare, a adus până la 80 de stele candidate."
Echipa a studiat apoi aceste 80 de stele mai detaliat și și-a comparat informațiile despre mișcare cu datele din alte cataloage. Combinate cu observații suplimentare, în cele din urmă au găsit șase stele care par să se miște mai repede de 360 km / s. Una dintre ele are chiar o viteză de peste 500 km / s, ceea ce înseamnă că nu mai este legată de gravitația Căii Lactee și o va părăsi în cele din urmă.
Dar poate cel mai important aspect al acestei descoperiri este că aceste stele nu sunt deosebit de masive, la fel ca cele 20 anterioare, a căror masă era comparabilă cu cea a Soarelui nostru. În plus, cele 5 stele mai lente vor deveni probabil punctul central al întregului studiu, deoarece oamenii de știință vor să determine ce le împiedică. O posibilă explicație este că materia întunecată din galaxie este responsabilă pentru această interacțiune.
Prima hartă a lui Gaia. Credit: ESA / Gaia / DPAC, A. Moitinho & M. Barros (CENTRA - Universitatea din Lisabona), în numele DPAC
Deoarece TGAS a fost în multe privințe doar o mică parte din datele vaste și valoroase ale lui Gaia, acest studiu demonstrează tipurile de descoperiri de cercetare care vor fi posibile. Cu date despre miliarde de stele, astronomii vor descoperi cu siguranță cunoștințe noi și uimitoare despre dinamica Căii Lactee și forțele care au creat-o.
În acest scop, Marchetti și echipa sa își perfecționează programul pentru a gestiona setul de date mult mai mare, care se așteaptă să fie lansat în aprilie 2018. Acest catalog va include distanțe și mișcări pentru peste un miliard de stele, precum și viteze pentru un anumit subset. Din aceasta, echipa află că stelele în mișcare rapidă din Calea Lactee sunt mult mai frecvente decât se credea anterior.
Și asigurați-vă că urmăriți acest videoclip care prezintă traiectoria acestor stele în mișcare rapidă recent descoperite, din ESA:
