През 2013 г. Европейската космическа агенция изстреля космическия кораб Gaia. Като наследник на мисията Hipparcos, тази космическа обсерватория е прекарала последните три години и половина в събиране на информация за космоса. Преди мисията му да приключи през следващата година (въпреки че може да бъде удължена), получената информация ще бъде използвана за изграждане на най-голямата и най-точна 3D астрономическа карта.
По време на космическото проучване Гея също откри няколко интересни неща. Например, след проучване на каталога Gaia със специално проектирана изкуствена невронна мрежа, европейски екип от изследователи наскоро откри шест нови звезди с висока скорост в Млечния път. И една от тези звезди се движи толкова бързо, че в крайна сметка може да напусне нашата галактика.
Изследването им, озаглавено „Изкуствена невронна мрежа за откриване на звезди за свръхскорост: кандидати в Gaia DR1 / TGAS“, беше публикувано наскоро в Monthly Notices of the Кралско астрономическо общество. Той беше представен и в края на миналия месец на „Европейската седмица на астрономията и космическите науки“, която се проведе от 26 до 30 юни в Прага, Чехия.
Художествена концепция на телескопа Gaia на фона на Млечния път, Кредит: ESA / ATG medialab; фон: ESO / S. Бруние
Звездите свръхскорост са редки и очарователни обекти. Докато всички звезди в Млечния път са в постоянно движение по орбити около центъра на нашата галактика, някои от тях се ускоряват до скорости от стотици километри в секунда. В миналото астрономите стигнаха до извода, че тези бързо движещи се звезди са резултат от преминаването на звезди на близко разстояние или свръхнова от звезден спътник.
И преди малко повече от десетилетие астрономите разбраха за нов клас високоскоростни звезди, за които се смята, че са ускорени от минали взаимодействия със свръхмасивната черна дупка Стрелец A *, която е в центъра на галактиката. Тези звезди са много важни за изучаване на общата структура на Млечния път, тъй като те посочват специфичните видове събития и сили, които са оформили тяхната история.
Както Елена Мария Роси от университета в Лайден в Холандия, която е един от авторите на статията, обясни в съобщение за пресата на ESA:
„Това са звезди, които са изминали огромни разстояния през Галактиката, но могат да бъдат проследени до нейното ядро - област, толкова гъста и затъмнена от междузвездния газ и прах, че обикновено е много трудна за наблюдение - така че да ни предоставят важна информация за гравитационното поле на Млечния път. от центъра до покрайнините."
Промоционално видео:
Художествена концепция за звезди, препускащи през галактиката. Кредит: Европейска космическа агенция
Намирането на такива звезди не е лесна задача, до голяма степен, защото тяхната скорост ги прави изключително трудни за откриване в огромния и претъпкан диск на Млечния път. В резултат на това учените разчитат на млади масивни звезди (2,5 до 4 слънчеви маси) в старата звездна популация на Галактиката. По принцип тяхната млада възраст и голямата маса са показатели, че те не могат да възникнат там.
В комбинация с измервания на техните минали скорости и траектории, този метод потвърди наличието на звезди с висока скорост в миналото. Досега обаче учените са открили само 20 звезди с висока скорост и всички те са били млади и масивни. Учените вярват, че много повече звезди от други епохи и маси се движат през Млечния път с толкова високи скорости, но те не могат да бъдат открити преди.
За да се справи с този проблем, европейски екип от изследователи, ръководен от Томасо Маркети от университета в Лайден в Холандия, започна да обмисля как да използва обширния набор от данни на Gaia, за да оптимизира търсенето на звезди с висока скорост. След като тестваха различни методи, те адаптираха неутронна мрежа за тези цели, тоест използваха алгоритъм за машинно обучение, за да търсят данните от звездното преброяване на Gaia по време на процеса на събиране.
Започвайки през първата половина на 2016 г., екипът започна да разработва и обучава тази програма в подготовка за първото издаване на данни на Gaia, което се случи няколко месеца по-късно, на 14 септември 2016 г. Студентът от университета в Лайден Томасо Маркети описа процеса по следния начин:
„В крайна сметка решихме да използваме изкуствена неутронна мрежа - софтуер, предназначен да симулира как работи мозъкът ни. С правилното „обучение“той може да се научи да разпознава определени обекти или модели в огромен набор от данни. В нашия случай я обучихме да търси звезди с висока скорост в звезден каталог, като този, съставен от Гея.
Художествено представяне на звезда с висока скорост, открита от Много големия телескоп на ESO. Кредит: Европейска южна обсерватория
В допълнение към карта с местоположението на над милиард звезди, първите данни включват малък каталог за разстоянията и движенията на два милиона звезди. Този каталог, озаглавен "Астрометричен разтвор на Tycho-Gaia (TGAS)", обединява данни от мисиите Gaia и Hipparcos.
В деня, в който каталогът беше публикуван, Маркети и екипът му използваха алгоритъм за два милиона звезди в рамките на TGAS, което доведе до интересни открития. „Само за един час изкуственият мозък вече е намалил набора от данни до 20 000 потенциални високоскоростни звезди, до 1%“, каза Роси. „По-нататъшният избор, включващ само разстояния и движения с определена точност на измерване, даде до 80 кандидат-звезди.“
След това екипът проучи тези 80 звезди по-подробно и сравни информацията за движението им с данни от други каталози. В комбинация с допълнителни наблюдения, в крайна сметка те откриха шест звезди, които изглежда се движат по-бързо от 360 км / сек. Един от тях дори има скорост над 500 км / сек, което означава, че вече не е обвързан от гравитацията на нашия Млечен път и в крайна сметка ще го напусне.
Но може би най-важният аспект на тази находка е, че тези звезди не са особено масивни, както предишните 20, чиято маса е сравнима с масата на нашето Слънце. В допълнение, 5-те по-бавни звезди вероятно ще станат фокус на цялото изследване, тъй като учените искат да определят какво ги задържа. Едно от възможните обяснения е, че тъмната материя в галактиката е отговорна за това взаимодействие.
Първата небесна карта на Гея. Кредит: ESA / Gaia / DPAC, A. Moitinho & М. Барос (CENTRA - Университет в Лисабон), от името на DPAC
Тъй като TGAS беше в много отношения само малка част от обширните и ценни данни на Гея, това проучване демонстрира вида на научните открития, които ще бъдат възможни. С данни за милиарди звезди астрономите със сигурност ще открият невероятни нови знания за динамиката на нашия Млечен път и силите, които са го създали.
За тази цел Маркети и екипът му усъвършенстват програмата си за обработка на много по-големия набор от данни, който се очаква да излезе през април 2018 г. Този каталог ще включва разстояния и движения за над милиард звезди, както и скорости за подмножество. От него екипът научава, че бързо движещите се звезди в Млечния път са много по-чести, отколкото се смяташе досега.
И не забравяйте да гледате това видео, показващо траекториите на тези новооткрити бързо движещи се звезди от ESA:
