2013. gadā Eiropas Kosmosa aģentūra palaida kosmosa kuģi Gaia. Kā Hipparcos misijas pēctece šī kosmosa observatorija pēdējos trīsarpus gadus ir pavadījusi, vācot informāciju par kosmosu. Pirms misijas beigām nākamajā gadā (lai arī to varētu pagarināt), iegūtā informācija tiks izmantota visplašākās un precīzākās 3D astronomiskās kartes izveidošanai.
Kosmosa izpētes laikā Gaia atklāja arī vairākas interesantas lietas. Piemēram, pēc Gaia kataloga izpētes ar speciāli izveidotu mākslīgo neironu tīklu Eiropas pētnieku grupa nesen Piena ceļā atrada sešas jaunas ātrgaitas zvaigznes. Un viena no šīm zvaigznēm pārvietojas tik ātri, ka tā galu galā varētu pamest mūsu galaktiku.
Viņu pētījumi ar nosaukumu Mākslīgais neironu tīkls hipervelocitātes zvaigžņu atklāšanai: Gaia DR1 / TGAS kandidāti nesen tika publicēti ikmēneša paziņojumos Karaliskā astronomijas biedrība. Tas tika prezentēts arī pagājušā mēneša beigās "Eiropas astronomijas un kosmosa zinātņu nedēļā", kas no 26. līdz 30. jūnijam notika Prāgā, Čehijas Republikā.
Gaia teleskopa mākslinieciskā koncepcija uz Piena ceļa fona, Credit: ESA / ATG medialab; fons: ESO / S. Brunjē
Hipervelocity zvaigznes ir reti un aizraujoši objekti. Kamēr visas Piena ceļa zvaigznes ir nemitīgā kustībā orbītās ap mūsu galaktikas centru, dažas no tām paātrinās līdz simtiem kilometru sekundē. Iepriekš astronomi ir secinājuši, ka šīs strauji kustīgās zvaigznes ir zvaigžņu pārejas rezultāts tuvu viens otram vai zvaigžņu pavadoņa supernova.
Un nedaudz vairāk kā pirms desmit gadiem astronomi uzzināja par jaunu ātrgaitas zvaigžņu klasi, kas, domājams, ir paātrinājusies no iepriekšējās mijiedarbības ar supermasīvo melno caurumu Strēlnieks A *, kas atrodas galaktikas centrā. Šīs zvaigznes ir ļoti svarīgas, lai pētītu Piena ceļa vispārējo struktūru, jo tās norāda konkrētus notikumu un spēku veidus, kas ir veidojuši viņu vēsturi.
Kā EKA paziņojumā presei paskaidroja Elena Marija Rosi no Leidenes universitātes Nīderlandē, kura ir viena no raksta autorēm:
“Tās ir zvaigznes, kas ir veikušas milzīgu attālumu cauri Galaktikai, bet ir izsekojamas līdz tās kodolam - tik blīvai un starpzvaigžņu gāzes un putekļu aizsegtai teritorijai, kuru parasti ir ļoti grūti novērot -, lai sniegtu mums svarīgu informāciju par Piena ceļa gravitācijas lauku. no centra līdz tās nomalei."
Reklāmas video:
Mākslinieciska koncepcija par zvaigznēm, kas sacenšas pa galaktiku. Kredīts: Eiropas Kosmosa aģentūra
Šādu zvaigžņu atrašana nav viegls uzdevums, lielā mērā tāpēc, ka to ātrums padara tos ārkārtīgi grūti pamanāmus milzīgā un pārpildītā Piena ceļa diskā. Rezultātā zinātnieki paļāvās uz jaunām masīvām zvaigznēm (no 2,5 līdz 4 Saules masām) vecajā zvaigžņu populācijā Galaktikā. Būtībā viņu jaunais vecums un lielā masa ir rādītāji, ka viņi tur nevar rasties.
Kopā ar to pagātnes ātrumu un trajektoriju mērījumiem šī metode apstiprināja hiperspeju zvaigžņu klātbūtni pagātnē. Tomēr līdz šim zinātnieki ir atraduši tikai 20 hiperspejas zvaigznes, un tās visas bija jaunas un masīvas. Zinātnieki uzskata, ka tik daudz citu vecumu un masu zvaigžņu pārvietojas pa Piena ceļu tik lielā ātrumā, taču iepriekš tās nebija iespējams atklāt.
Lai risinātu šo problēmu, Eiropas pētnieku grupa Tomasso Marčeti vadībā no Leidenes universitātes Nīderlandē sāka apsvērt, kā izmantot Gaia plašo datu kopu, lai optimizētu ātrgaitas zvaigžņu meklējumus. Pēc dažādu metožu testēšanas viņi šiem nolūkiem pielāgoja neitronu tīklu, tas ir, viņi izmantoja mašīnmācīšanās algoritmu, lai vākšanas procesā meklētu Gaia zvaigžņu skaitīšanas datus.
Sākot ar 2016. gada pirmo pusi, komanda sāka izstrādāt un apmācīt šo programmu, gatavojoties pirmajam Gaia datu izlaidumam, kas notika dažus mēnešus vēlāk, 2016. gada 14. septembrī. Leidenes universitātes maģistrants Tomass Marketi procesu aprakstīja šādi:
"Galu galā mēs nolēmām izmantot mākslīgo neitronu tīklu - programmatūru, kas paredzēta, lai simulētu mūsu smadzeņu darbību. Izmantojot pareizo "apmācību", tā var iemācīties atpazīt noteiktus objektus vai modeļus milzīgā datu kopā. Mūsu gadījumā mēs apmācījām viņu meklēt ātrgaitas zvaigznes zvaigžņu katalogā, piemēram, Gaijas sastādītajā.
Mākslinieciski attēlota pārspīlēta zvaigzne, kuru atklāja ESO ļoti lielais teleskops. Kredīts: Eiropas dienvidu observatorija
Papildus kartei ar vairāk nekā miljardu zvaigžņu atrašanās vietām pirmajos datos bija neliels divu miljonu zvaigžņu attālumu un kustību katalogs. Šajā katalogā ar nosaukumu "Tycho-Gaia astrometriskais risinājums (TGAS)" tika apvienoti dati no Gaia un Hipparcos misijām.
Kataloga publicēšanas dienā Marketi un viņa komanda TGAS vadīja divu miljonu zvaigžņu algoritmu, kas noveda pie interesantiem atklājumiem. "Tikai vienas stundas laikā mākslīgās smadzenes jau ir samazinājušas datu kopu līdz 20 000 potenciālo ātrgaitas zvaigžņu, līdz pat 1%," sacīja Rossi. "Turpmāka atlase, ieskaitot tikai attālumu un kustību ar noteiktu mērījumu precizitāti, ienesa pat 80 kandidātu zvaigznes."
Pēc tam komanda detalizētāk izpētīja šīs 80 zvaigznes un salīdzināja viņu kustību informāciju ar datiem no citiem katalogiem. Apvienojumā ar papildu novērojumiem viņi galu galā atrada sešas zvaigznes, kuras, šķiet, pārvietojas ātrāk par 360 km / s. Vienam no tiem pat ātrums pārsniedz 500 km / s, kas nozīmē, ka to vairs nesaista mūsu Piena ceļa smagums un galu galā tas pametīs.
Bet varbūt vissvarīgākais šī atraduma aspekts ir tas, ka šīs zvaigznes nav īpaši masīvas, tāpat kā iepriekšējās 20, kuru masa bija salīdzināma ar mūsu Saules masu. Turklāt 5 lēnākās zvaigznes, visticamāk, būs visa pētījuma uzmanības centrā, jo zinātnieki vēlas noteikt, kas viņus kavē. Viens no iespējamajiem skaidrojumiem ir tas, ka tumšā matērija galaktikā ir atbildīga par šo mijiedarbību.
Gaijas pirmā debess karte. Kredīts: ESA / Gaia / DPAC, A. Moitinho & M. Barros (CENTRA - Lisabonas Universitāte), DPAC vārdā
Tā kā TGAS daudzējādā ziņā bija tikai neliela daļa no Gaia plašajiem un vērtīgajiem datiem, šis pētījums parāda iespējamos pētījumu atklājumus. Izmantojot datus par miljardiem zvaigžņu, astronomi noteikti atklās jaunas un pārsteidzošas zināšanas par mūsu Piena ceļa dinamiku un spēkiem, kas to radīja.
Šajā nolūkā Marčeti un viņa komanda pilnveido savu programmatūru, lai apstrādātu daudz lielāku datu kopu, kuru paredzēts izlaist 2018. gada aprīlī. Šajā katalogā būs iekļauti attālumi un kustības vairāk nekā miljardam zvaigžņu, kā arī apakškopas ātrumi. No tā komanda uzzina, ka Piena ceļā strauji kustīgās zvaigznes ir daudz izplatītākas, nekā tika domāts iepriekš.
Un noteikti noskatieties šo video, kurā redzamas šo nesen atklāto strauji kustīgo zvaigžņu trajektorijas no ESA: