2013 metais Europos kosmoso agentūra paleido erdvėlaivį „Gaia“. Būdama „Hipparcos“misijos tęsėja, ši kosminė observatorija pastaruosius trejus su puse metų praleido rinkdama informaciją apie kosmosą. Nesibaigus jos misijai kitais metais (nors ji gali būti pratęsta), gauta informacija bus naudojama kuriant didžiausią ir tiksliausią 3D astronominį žemėlapį.
Atlikdamas kosmoso tyrimą, Gaia taip pat atrado keletą įdomių dalykų. Pavyzdžiui, ištyrusi „Gaia“katalogą su specialiai sukurtu dirbtiniu neuronų tinklu, Europos tyrėjų komanda neseniai Paukščių kelyje rado šešias naujas hiperspečio žvaigždes. Ir viena iš šių žvaigždžių juda taip greitai, kad galų gale gali palikti mūsų galaktiką.
Jų tyrimas, pavadintas „Dirbtinis neuroninis tinklas, leidžiantis atrasti hipervelocity žvaigždes:„ Gaia DR1 / TGAS “kandidatai“, neseniai buvo paskelbtas „Monthly Notices of the Karališkoji astronomijos draugija. Praėjusio mėnesio pabaigoje jis taip pat buvo pristatytas „Europos astronomijos ir kosmoso mokslų savaitėje“, kuri vyko birželio 26–30 dienomis Prahoje, Čekijos Respublikoje.
Gaia teleskopo meninė koncepcija Paukščių Tako fone, Credit: ESA / ATG medialab; fonas: ESO / S. Brunieras
Hipervelocity žvaigždės yra reti ir patrauklūs objektai. Nors visos Paukščių Tako žvaigždės skrieja aplink mūsų galaktikos centrą nuolatos judančios orbitos, kai kurios jų įsibėgėja iki šimtų kilometrų per sekundę greičio. Praeityje astronomai padarė išvadą, kad šios greitai judančios žvaigždės yra žvaigždžių praeities arti viena kitos ar žvaigždės palydovo supernovos rezultatas.
Ir prieš kiek daugiau nei dešimtmetį astronomai sužinojo apie naują greitųjų žvaigždžių klasę, kuri, manoma, buvo pagreitinta dėl praeities sąveikos su supermasyvia juodąja skylute Šaulys A *, esančia galaktikos centre. Šios žvaigždės yra labai svarbios tiriant bendrą Paukščių Tako struktūrą, nes jos nurodo specifinius įvykių tipus ir jėgas, kurie suformavo jų istoriją.
Kaip Elena Maria Rossi iš Leideno universiteto Nyderlanduose, kuri yra viena iš straipsnio autorių, paaiškino ESA pranešime spaudai:
„Tai yra žvaigždės, nuvažiavusios milžiniškus atstumus per Galaktiką, tačiau gali būti atsekamos iki jos šerdies - zonos, tokios tankios ir užtemdytos tarpžvaigždinių dujų ir dulkių, kad ją pastebėti paprastai yra labai sunku, kad suteiktų mums svarbios informacijos apie Paukščių Tako gravitacinį lauką. nuo centro iki jo pakraščio “.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Meninė žvaigždžių, lenktyniaujančių per galaktiką, samprata. Autorius: Europos kosmoso agentūra
Surasti tokias žvaigždes nėra lengva užduotis, daugiausia dėl to, kad dėl jų greičio jas itin sunku aptikti didžiuliame ir sausakimšame Paukščių Tako diske. Todėl mokslininkai rėmėsi jaunomis masyviomis žvaigždėmis (2,5–4 saulės masėmis) senosiose žvaigždžių Galaktikos populiacijose. Iš esmės jų jaunas amžius ir didelė masė yra rodikliai, kad jie ten negali atsirasti.
Šis metodas kartu su praeities greičių ir trajektorijų matavimais patvirtino, kad praeityje buvo hiperspeed žvaigždžių. Tačiau kol kas mokslininkai rado tik 20 hiperspeed žvaigždžių, kurios visos buvo jaunos ir masyvios. Mokslininkai mano, kad tokiu dideliu greičiu Paukščių Taku juda daug daugiau kitų amžiaus ir masės žvaigždžių, tačiau anksčiau jų nebuvo galima aptikti.
Siekdama išspręsti šią problemą, Europos mokslinių tyrimų grupė, vadovaujama Tomasso Marchetti iš Leideno universiteto Nyderlanduose, ėmė svarstyti, kaip panaudoti didžiulį „Gaia“duomenų rinkinį, kad būtų galima optimizuoti greitų žvaigždžių paieškas. Išbandę įvairius metodus, jie šiems tikslams pritaikė neutronų tinklą, tai yra, naudodamiesi mašininio mokymosi algoritmu, rinkimo proceso metu ieškojo Gaia žvaigždžių surašymo duomenų.
Nuo 2016 m. Pirmojo pusmečio komanda pradėjo rengti ir mokyti šią programą ruošdamasi pirmajam „Gaia“duomenų išleidimui, kuris įvyko po kelių mėnesių, 2016 m. Rugsėjo 14 d. Leideno universiteto magistrantas Tomasso Marchetti procesą apibūdino taip:
„Galų gale mes nusprendėme naudoti dirbtinį neutronų tinklą - programinę įrangą, skirtą imituoti mūsų smegenų darbą. Turėdamas tinkamą „mokymą“, jis gali išmokti atpažinti tam tikrus objektus ar modelius didžiuliame duomenų rinkinyje. Mūsų atveju mes mokėme ją ieškoti hiperpeidžių žvaigždžių žvaigždžių kataloge, panašiame į Gaia sudarytą.
Didelio greičio žvaigždės meninis vaizdavimas, kurį atrado ESO labai didelis teleskopas. Autorius: Europos pietų observatorija
Be žemėlapio su daugiau nei milijardo žvaigždžių buvimo vieta, pirmieji duomenys apėmė mažą dviejų milijonų žvaigždžių atstumų ir judėjimo katalogą. Šiame kataloge, pavadintame „Tycho-Gaia astrometrinis tirpalas (TGAS)“, buvo sujungti Gaia ir Hipparcos misijų duomenys.
Katalogo išleidimo dieną Marchetti ir jo komanda vykdė dviejų milijonų TGAS žvaigždžių algoritmą, kuris padėjo rasti įdomių išvadų. „Vos per vieną valandą dirbtinės smegenys jau sumažino duomenų rinkinį iki 20 000 potencialių greitųjų žvaigždžių, iki 1%“, - sakė Rossi. "Tolesnis pasirinkimas, įskaitant tik atstumą ir judėjimą su tam tikru matavimo tikslumu, atnešė net 80 žvaigždžių kandidatų."
Tada komanda išsamiau ištyrė šias 80 žvaigždžių ir palygino jų judėjimo informaciją su kitų katalogų duomenimis. Kartu su papildomais stebėjimais jie galiausiai rado šešias žvaigždes, kurios, atrodo, juda greičiau nei 360 km / s. Vieno iš jų greitis netgi viršija 500 km / s, o tai reiškia, kad jo nebesieja mūsų Paukščių Tako sunkumas ir jis galiausiai jį paliks.
Bet bene svarbiausias šio radinio aspektas yra tas, kad šios žvaigždės nėra ypač masyvios, kaip ir ankstesni 20, kurių masė buvo panaši į mūsų Saulės masę. Be to, greičiausiai viso tyrimo dėmesio centre bus 5 lėtesnės žvaigždės, nes mokslininkai nori nustatyti, kas jas stabdo. Vienas iš galimų paaiškinimų yra tai, kad tamsioji galaktikos materija yra atsakinga už šią sąveiką.
Pirmasis Gajos dangaus žemėlapis. Kreditas: ESA / Gaia / DPAC, A. Moitinho & M. Barrosas (CENTRA - Lisabonos universitetas), DPAC vardu
Kadangi TGAS daugeliu atvejų buvo tik nedidelė didžiulių ir vertingų „Gaia“duomenų dalis, šis tyrimas parodo, kokių tyrimų atradimų bus įmanoma. Turėdami duomenis apie milijardus žvaigždžių, astronomai tikrai atras naujų nuostabių žinių apie mūsų Paukščių Tako dinamiką ir ją sukūrusias jėgas.
Šiuo tikslu Marchetti ir jo komanda tobulina savo programinę įrangą, kad galėtų tvarkyti daug didesnį duomenų rinkinį, kuris turėtų būti išleistas 2018 m. Balandžio mėn. Šiame kataloge bus pateikti daugiau nei milijardo žvaigždžių atstumai ir judesiai, taip pat pogrupio greičiai. Iš jo komanda sužino, kad Paukščių Tako greitai bėgančios žvaigždės yra daug dažnesnės, nei manyta anksčiau.
Būtinai žiūrėkite šį vaizdo įrašą, kuriame rodomos šių naujai atrastų greitai judančių žvaigždžių iš ESA trajektorijos: