V roce 2013 Evropská kosmická agentura spustila Gaia kosmická loď. Jako nástupce Hipparcos Mise, tato vesmírná observatoř strávila poslední tři a půl roku shromažďováním údajů o vesmíru. Než odejde někdy v příštím roce do důchodu (ačkoli mise mohla být prodloužena), budou tyto informace použity k vytvoření největší a nejpřesnější 3D astronomické mapy, která byla kdy vytvořena.
V průběhu průzkumu vesmíru odhalila Gaia na cestě také několik velmi zajímavých věcí. Například po prozkoumání Gaia katalog se speciálně navrženou umělou neuronovou sítí, tým evropských vědců nedávno detekoval šest nových hvězd hypervelocity v Mléčné dráze. A jedna z těchto hvězd se pohybuje tak rychle, že nakonec může opustit naši galaxii.
Jejich studie s názvem „Umělá neuronová síť k objevování hypervelocity Stars: Kandidáti v Gaia DR1 / TGAS“ - byla nedávno zveřejněna v Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti. Byl představen koncem minulého měsíce na Evropském týdnu astronomie a kosmických věd, který se konal od 26. do 30. června v Praze v České republice.
Hvězdy hypervelocity jsou vzácnou a fascinující věcí. Zatímco všechny hvězdy v Mléčné dráze jsou v neustálém pohybu, obíhají kolem středu naší galaxie, některé jsou zrychleny na rychlosti až stovky kilometrů za sekundu. V minulosti astronomové usoudili, že tyto rychle se pohybující hvězdy jsou výsledkem blízkého hvězdného střetu nebo výbuchu hvězdného společníka supernovou.
A před více než deseti lety si astronomové uvědomili novou třídu vysokorychlostních hvězd, o nichž se předpokládá, že byly urychleny z minulých interakcí s supermasivní černou dírou (Střelec A *), která leží ve středu naší galaxie. Tyto hvězdy jsou nesmírně důležité pro studium celkové struktury Mléčné dráhy, protože svědčí o druzích událostí a sil, které formovaly její historii.
Jak řekla Elena Maria Rossi z Leiden University v Nizozemsku a jedna ze spoluautorů v tiskové zprávě ESA:
“Jedná se o hvězdy, které prošly velkou vzdáleností galaxií, ale lze je vystopovat zpět k jeho jádru - oblasti tak husté a zakryté mezihvězdným plynem a prachem, které je obvykle velmi obtížné pozorovat - takže poskytují zásadní informace o gravitačním poli Mléčná dráha od středu k jejímu okraji.“
Nalezení takových hvězd není snadný úkol, hlavně proto, že jejich rychlost způsobuje, že je velmi obtížné najít na obrovském a přeplněném disku Mléčné dráhy. V důsledku toho se vědci spoléhali na hledání mladých masivních hvězd (2,5 až 4 sluneční hmoty) ve staré hvězdné populaci Galaktiky. V podstatě jejich mladý věk a vysoká hmotnost jsou náznaky, že by tam možná nevznikli.
V kombinaci s měřením jejich minulých rychlostí a cest tato metoda potvrdila existenci hvězd hypervelocity v minulosti. K dnešnímu dni však bylo spatřeno pouze 20 hvězd s hypervelocity a všechny byly mladé a masivní povahy. Vědci se domnívají, že prostřednictvím Mléčné dráhy se také zrychluje mnoho dalších hvězd jiného věku a mas, ale dříve je nemohli spatřit.
Za tímto účelem začal evropský tým pod vedením Tomasso Marchettiho z Leidenské univerzity v Nizozemsku uvažovat o tom, jak využít GaiaJe to obrovský dataset, který optimalizuje vyhledávání více hypervelocity hvězd. Po vyzkoušení různých metod přijali přístup umělé neuronové sítě - tj. Pomocí algoritmu strojového učení - prohledávání dat sčítání hvězd Gaia je v procesu shromažďování.
Začátek v první polovině roku 2016 začal tým vyvíjet a školit tento program tak, aby byl připraven na první vydání Gaia data - která nastala o několik měsíců později 14. září 2016. Jak Tommaso Marchetti, student PhD na Leiden University, popsal tento proces:
„Nakonec jsme se rozhodli použít umělou neuronovou síť, což je software navržený tak, aby napodoboval fungování našeho mozku. Po řádném „školení“ se může naučit, jak rozeznat určité objekty nebo vzory v obrovském datovém souboru. V našem případě jsme ji naučili rozeznávat hvězdy hypervelocity ve hvězdném katalogu, jako je ten, který byl kompilován s Gaiou. “
Kromě mapy s pozicemi přes miliardu hvězd obsahovalo toto první vydání dat i menší katalog s vzdálenostmi a pohyby pro dva miliony hvězd. Tento katalog - známý pod názvem Tycho-Gaia Astrometric Solution (TGAS) - kombinoval data z prvního roku Gaia mise as údaji z EU Hipparcos mise, a je v podstatě chutí toho, co má přijít Gaia.
V den vydání katalogu Marchetti a jeho tým spustili svůj algoritmus na dvou milionech hvězd v TGAS, což odhalilo některé zajímavé nálezy. "Za pouhou hodinu umělý mozek již snížil datový soubor na přibližně 20 000 potenciálních vysokorychlostních hvězd, čímž se jeho velikost snížila na přibližně 1%," řekl Rossi. "Další výběr zahrnující pouze měření nad určitou přesností ve vzdálenosti a pohybu to snížilo na 80 kandidátských hvězd."
Tým poté prozkoumal těchto 80 hvězd podrobněji a porovnal informace o jejich pohybu s údaji z jiných katalogů. Spolu s dalšími pozorováními nakonec našli šest hvězd, které vypadaly, že se pohybují rychleji než 360 km / s. Jeden dokonce vypadal, že překračuje 500 km / s, což znamená, že již není vázáno gravitací naší Mléčné dráhy a nakonec ji úplně opustí.
Ale možná podstatným aspektem tohoto nálezu je skutečnost, že tyto hvězdy nejsou příliš masivní jako těch předchozích 20, které byly objeveny, a byly hmotně srovnatelné s naším Sluncem. Navíc, 5 pomalejších hvězd se pravděpodobně stane ústředním bodem studia, protože vědci dychtí určit, co je zpomalilo. Jedním možným vysvětlením je, že by mohla být zodpovědná interakce s temnou hmotou galaxie.
I když byl TGAS pouze prvotním údajem o obrovských a cenných datech Gaia nakonec tato studie představí druhy objevů a výzkumu, které tato data umožní. Astronomové jistě odhalí mnoho nových a vzrušujících věcí o dynamice naší Mléčné dráhy a druzích sil, které ji formovaly, a to nejen díky 2 milionům, ale i miliardám hvězd.
Za tímto účelem Marchetti a jeho tým upgradují svůj program tak, aby zvládl mnohem větší sadu dat, která má být uvedena na trh v dubnu 2018. Tento katalog bude obsahovat vzdálenosti a pohyby pro více než miliardu hvězd, stejně jako rychlosti pro konkrétní podmnožina. Z toho může tým zjistit, že rychle se pohybující hvězdy, které se vynořují z Mléčné dráhy, jsou mnohem běžnější, než se dříve myslelo.
A ujistěte se, že si toto video, které ukazuje cesty těchto šesti nově objevených rychle se pohybujících hvězd, se svolením ESA:
