Leta 2013 je Evropska vesoljska agencija lansirala vesoljsko plovilo Gaia. Ta vesoljski observatorij je kot naslednik misije Hipparcos zadnja tri leta in pol zbiral informacije o vesolju. Preden se njegovo poslanstvo konča prihodnje leto (čeprav se lahko podaljša), bodo pridobljeni podatki uporabljeni za izdelavo največjega in najbolj natančnega 3D astronomskega zemljevida.
Med vesoljsko raziskavo je Gaia odkrila tudi nekaj zanimivosti. Na primer, po raziskovanju kataloga Gaia s posebej zasnovano umetno nevronsko mrežo je evropska skupina raziskovalcev pred kratkim v Mlečni cesti našla šest novih zvezd z visoko hitrostjo. In ena od teh zvezd se premika tako hitro, da bi sčasoma lahko zapustila našo galaksijo.
Njihova raziskava z naslovom Umetna nevronska mreža za odkrivanje zvezd hipervelikosti: kandidati v Gaia DR1 / TGAS je bila nedavno objavljena v Monthly Notices of the Kraljevsko astronomsko društvo. Predstavljen je bil tudi konec prejšnjega meseca na "Evropskem tednu astronomije in vesoljskih znanosti", ki je potekal od 26. do 30. junija v Pragi na Češkem.
Umetniški koncept teleskopa Gaia v ozadju Rimske ceste, Zasluge: ESA / ATG medialab; ozadje: ESO / S. Brunier
Zvezde hiperhitrosti so redki in fascinantni predmeti. Medtem ko se vse zvezde v Mlečni poti neprestano gibljejo po orbitah okoli središča naše galaksije, se nekatere izmed njih pospešijo do stotin kilometrov na sekundo. V preteklosti so astronomi ugotovili, da so te hitro premikajoče se zvezde posledica prehoda zvezd na bližnjih razdaljah ali supernove od zvezdnega spremljevalca.
In pred dobrim desetletjem so astronomi spoznali nov razred hitrih zvezd, za katere se domneva, da so pospešeni zaradi preteklih interakcij s supermasivno črno luknjo Strelec A *, ki je v središču galaksije. Te zvezde so zelo pomembne za preučevanje splošne zgradbe Rimske ceste, saj nakazujejo posebne vrste dogodkov in sil, ki so oblikovale njihovo zgodovino.
Kot je v sporočilu za javnost agencije ESA pojasnila Elena Maria Rossi z nizozemske univerze Leiden, ki je ena od avtorjev članka:
»To so zvezde, ki so prešle ogromne razdalje skozi Galaktiko, vendar jih je mogoče izslediti do njenega jedra - območja, ki je tako gosto in zakrito z medzvezdnimi plini in prahom, ki ga je običajno zelo težko opaziti - tako da nam posredujejo pomembne informacije o gravitacijskem polju Mlečne ceste od središča do njegovega obrobja."
Promocijski video:
Umetniški koncept zvezd, ki dirkajo po galaksiji. Zasluge: Evropska vesoljska agencija
Iskanje takšnih zvezd ni lahka naloga, predvsem zato, ker jih je zaradi njihove hitrosti izjemno težko zaznati na ogromnem in prenatrpanem disku Rimske ceste. Kot rezultat, so se znanstveniki zanašali na mlade masivne zvezde (2,5 do 4 sončne mase) v stari zvezdni populaciji Galaksije. V bistvu sta njihova mlada starost in velika masa pokazatelja, da tam ne moreta nastati.
V kombinaciji z meritvami njihovih preteklih hitrosti in poti je ta metoda potrdila prisotnost zvezd z visoko hitrostjo v preteklosti. Vendar so doslej znanstveniki našli le 20 zvezd s hitrostjo hitrosti, vse pa so bile mlade in masivne. Znanstveniki verjamejo, da se skozi Mlečno pot premika še veliko zvezd drugih starosti in množic s tako visoko hitrostjo, vendar jih prej ni bilo mogoče zaznati.
Da bi se lotila tega problema, je evropska raziskovalna skupina pod vodstvom Tomassa Marchettija z nizozemske univerze Leiden začela razmišljati o tem, kako uporabiti obsežen nabor podatkov Gaia za optimizacijo iskanj zvezd z visoko hitrostjo. Po preizkusu različnih metod so za te namene prilagodili nevtronsko mrežo, se pravi, da so med postopkom zbiranja uporabili algoritem strojnega učenja za iskanje po popisu zvezd zvezd Gaia.
V prvi polovici leta 2016 je ekipa začela razvijati in usposabljati ta program kot pripravo na prvo objavo podatkov Gaia, ki se je zgodila nekaj mesecev kasneje, 14. septembra 2016. Diplomant univerze Leiden Tomasso Marchetti je postopek opisal tako:
»Na koncu smo se odločili za uporabo umetnega nevtronskega omrežja - programske opreme, zasnovane za simulacijo delovanja naših možganov. S pravim "treningom" se lahko nauči prepoznavati določene predmete ali vzorce v ogromnem naboru podatkov. V našem primeru smo jo naučili iskati zvezde s hitro hitrostjo v zvezdnem katalogu, kakršnega je sestavila Gaia.
Umetniška predstavitev zvezde s hitrostjo, ki jo je odkril ESO-jev zelo velik teleskop. Zasluge: Evropski južni observatorij
Prvi zemljevidi so poleg zemljevida z lokacijami več kot milijarde zvezd vključevali tudi majhen katalog razdalj in premikov dveh milijonov zvezd. V tem katalogu z naslovom "Astrometrična raztopina Tycho-Gaia (TGAS)" so združeni podatki iz misij Gaia in Hipparcos.
Na dan objave kataloga sta Marchetti in njegova ekipa vodila algoritem za dva milijona zvezd znotraj TGAS, kar je privedlo do zanimivih ugotovitev. "V samo eni uri so umetni možgani nabor podatkov že zmanjšali na 20.000 potencialnih hitrih zvezd, do 1%," je dejal Rossi. "Nadaljnja izbira, vključno z razdaljo in gibanjem z določeno natančnostjo merjenja, je prinesla kar 80 zvezdic."
Nato je skupina podrobneje preučila teh 80 zvezd in podatke o gibanju primerjala s podatki iz drugih katalogov. V kombinaciji z dodatnimi opazovanji so sčasoma našli šest zvezd, za katere se zdi, da se gibljejo hitreje od 360 km / s. Eden izmed njih ima celo hitrost več kot 500 km / s, kar pomeni, da ga gravitacija naše Rimske ceste ne veže več in jo bo sčasoma zapustil.
Toda morda najpomembnejši vidik te najdbe je, da te zvezde niso posebej masivne, kot prejšnjih 20, katerih masa je bila primerljiva z maso našega Sonca. Poleg tega bo 5 počasnejših zvezd verjetno v središču celotne študije, saj želijo znanstveniki ugotoviti, kaj jih zadržuje. Ena izmed možnih razlag je, da je za to interakcijo odgovorna temna snov v galaksiji.
Gaia je prvi zemljevid neba. Zasluge: ESA / Gaia / DPAC, A. Moitinho & M. Barros (CENTRA - Univerza v Lizboni), v imenu DPAC
Ker je bil TGAS v mnogih pogledih le majhen del obsežnih in dragocenih podatkov Gaia, ta študija prikazuje vrste raziskovalnih odkritij, ki bodo možna. S podatki o milijardah zvezd bodo astronomi zagotovo odkrili novo in neverjetno znanje o dinamiki naše Rimske ceste in silah, ki so jo ustvarile.
V ta namen Marchetti s svojo ekipo izpopolnjuje svojo programsko opremo za obdelavo veliko večjega nabora podatkov, ki naj bi izšel aprila 2018. Ta katalog bo vključeval razdalje in gibanja za več kot milijardo zvezd ter hitrosti za podskupino. Iz nje ekipa izve, da so hitro premikajoče se zvezde v Mlečni cesti veliko bolj pogoste, kot so mislili prej.
In ne pozabite si ogledati tega videoposnetka, ki prikazuje poti teh novoodkritih hitro premikajočih se zvezd iz ESA: