Vuonna 2013 Euroopan avaruusjärjestö laukaisi Gaia-avaruusaluksen. Hipparcos-operaation seuraajana tämä avaruuden observatorio on viettänyt viimeiset kolme ja puoli vuotta keräten tietoa avaruudesta. Ennen tehtävänsä päättymistä ensi vuonna (vaikka sitä voitaisiin jatkaa), saatuja tietoja käytetään rakentamaan suurin ja tarkin 3D-tähtitieteellinen kartta.
Avaruustutkimuksen aikana Gaia löysi myös useita mielenkiintoisia asioita. Esimerkiksi tutkittuaan Gaia-luettelon erityisesti suunnitellulla keinotekoisella hermoverkolla, eurooppalainen tutkijaryhmä löysi äskettäin Linnunradalta kuusi uutta nopeuden tähtiä. Ja yksi näistä tähdistä liikkuu niin nopeasti, että se voisi lopulta poistua galaksistamme.
Heidän tutkimuksensa "Keinotekoinen hermoverkko hypervelocity-tähtien löytämiseksi: ehdokkaat Gaia DR1 / TGAS: ssa" julkaistiin äskettäin julkaisussa Monthly Notices of the Kuninkaallinen tähtitieteellinen seura. Se esiteltiin myös viime kuun lopussa "Euroopan tähtitieteen ja avaruustieteiden viikolla", joka pidettiin 26. – 30. Kesäkuuta Prahassa, Tšekin tasavallassa.
Gaia-teleskoopin taiteellinen käsite Linnunradan taustalla, Credit: ESA / ATG medialab; tausta: ESO / S. Brunier
Hypervelocity-tähdet ovat harvinaisia ja kiehtovia esineitä. Vaikka kaikki Linnunradan tähdet liikkuvat jatkuvasti kiertoradalla galaksimme keskustan ympäri, jotkut niistä kiihtyvät satojen kilometrien sekunnissa. Aikaisemmin tähtitieteilijät ovat päätyneet siihen, että nämä nopeasti liikkuvat tähdet ovat seurausta tähtien kulkemisesta lähellä toisiaan tai tähtikumppanin supernovasta.
Ja vähän yli vuosikymmen sitten tähtitieteilijät saivat tietää uudesta nopeiden tähtien luokasta, jonka uskotaan kiihtyneen aikaisemmasta vuorovaikutuksesta galaksin keskellä olevan supermassiivisen mustan aukon Sagittarius A *: n kanssa. Nämä tähdet ovat erittäin tärkeitä Linnunradan yleisen rakenteen tutkimisessa, koska ne osoittavat erityiset tapahtumat ja voimat, jotka ovat muokanneet heidän historiaansa.
Kuten Elena Maria Rossi Hollannin Leidenin yliopistosta, joka on yksi artikkelin kirjoittajista, selitti ESA: n lehdistötiedotteessa:
Nämä ovat tähtiä, jotka ovat kulkeneet valtavan matkan galaksin läpi, mutta jotka voidaan jäljittää sen ytimeen - alueelle, joka on niin tiheä ja tähtienvälisen kaasun ja pölyn peittämä, että sitä on yleensä hyvin vaikea havaita - niin että ne antavat meille tärkeää tietoa Linnunradan painovoimakentästä. keskustasta keskustaan.
Mainosvideo:
Taiteellinen käsite tähdistä, jotka kilpaavat galaksin läpi. Luotto: Euroopan avaruusjärjestö
Tällaisten tähtien löytäminen ei ole helppo tehtävä, suurelta osin siitä johtuen, että niiden nopeus tekee niistä erittäin vaikeasti havaittavan Linnunradan valtavasta ja tungosta levystä. Tämän seurauksena tutkijat ovat turvautuneet galaksin vanhan tähtijoukon nuoriin massiivisiin tähtiin (2,5-4 aurinkomassaan). Pohjimmiltaan heidän nuori ikä ja suuri massa ovat indikaattoreita, joita he eivät voi syntyä siellä.
Yhdessä niiden aikaisempien nopeuksien ja liikeradan mittausten kanssa tämä menetelmä vahvisti hypernopeustähtien läsnäolon aikaisemmin. Toistaiseksi tutkijat ovat löytäneet vain 20 hypernopeutta tähteä, ja ne kaikki olivat nuoria ja massiivisia. Tutkijat uskovat, että monet muut ikät ja massat tähdet liikkuvat Linnunradan läpi niin suurilla nopeuksilla, mutta niitä ei voitu havaita aikaisemmin.
Tämän ongelman ratkaisemiseksi eurooppalainen tutkimusryhmä, jota johti Tomasso Marchetti Alankomaiden Leidenin yliopistosta, alkoi miettiä, kuinka Gaian laajaa aineistoa voitaisiin optimoida nopeiden tähtien haut. Testattuaan erilaisia menetelmiä he sovittivat neutroniverkon näihin tarkoituksiin, toisin sanoen he käyttivät koneoppimisalgoritmia etsimään Gaian tähtien laskentatietoja keräysprosessin aikana.
Vuoden 2016 alkupuoliskosta lähtien tiimi alkoi kehittää ja kouluttaa tätä ohjelmaa valmistellakseen ensimmäistä Gaia-tiedon julkaisua, joka tapahtui muutama kuukausi myöhemmin, 14. syyskuuta 2016. Leidenin yliopiston jatko-opiskelija Tomasso Marchetti kuvasi prosessia seuraavasti:
"Lopulta päätimme käyttää keinotekoista neutroniverkkoa - ohjelmistoa, joka on suunniteltu simuloimaan aivojemme toimintaa. Oikealla "koulutuksella" se voi oppia tunnistamaan tietyt esineet tai kuviot valtavassa aineistossa. Meidän tapauksessamme koulutimme hänet etsimään hypernopeuden tähtiä tähtikatalogista, kuten Gaian kokoama.
ESO: n erittäin suuren teleskoopin löytämä hypernopeustähden taiteellinen esitys. Luotto: Euroopan eteläinen observatorio
Yli miljardin tähden sijaintikartan lisäksi ensimmäiset tiedot sisälsivät pienen luettelon kahden miljoonan tähden etäisyyksistä ja liikkeistä. Tässä luettelossa "Tycho-Gaia Astrometric Solution (TGAS)" yhdistettiin Gaian ja Hipparcosin tehtävien tiedot.
Luettelon julkaisupäivänä Marchetti ja hänen tiiminsä juoksivat kahden miljoonan tähden algoritmin TGAS: ssä, mikä johti mielenkiintoisiin havaintoihin. "Vain yksi tunti keinotekoiset aivot ovat jo laskeneet tietojoukon 20000 potentiaaliseen nopeaan tähtiin, jopa 1 prosenttiin", Rossi sanoi. "Lisävalinta, mukaan lukien vain etäisyydet ja liikkeet tietyllä mittaustarkkuudella, tuotti jopa 80 ehdokas tähteä."
Sitten joukkue tutki näitä 80 tähteä tarkemmin ja verrattiin niiden liiketietoja muiden luetteloiden tietoihin. Yhdistettynä muihin havaintoihin he löysivät lopulta kuusi tähteä, jotka näyttävät liikkuvan yli 360 km / s. Yhden niistä nopeus on jopa yli 500 km / s, mikä tarkoittaa, että Linnunradan painovoima ei enää sido sitä ja lopulta jättää sen.
Mutta ehkä tärkein näkökohta tässä löydöksessä on, että nämä tähdet eivät ole erityisen massiivisia, kuten edelliset 20, joiden massa oli verrattavissa Auringomme massaan. Lisäksi viidestä hitaammasta tähdestä tulee todennäköisesti koko tutkimuksen painopiste, koska tutkijat haluavat selvittää, mikä niitä estää. Yksi mahdollinen selitys on, että galaksin pimeä aine on vastuussa tästä vuorovaikutuksesta.
Gaian ensimmäinen taivas kartta. Luotto: ESA / Gaia / DPAC, A. Moitinho & M. Barros (CENTRA - Lissabonin yliopisto), DPAC: n puolesta
Koska TGAS oli monin tavoin vain pieni osa Gaian laajasta ja arvokkaasta tiedosta, tämä tutkimus osoittaa mahdollisia tutkimushavainnoita. Miljardien tähtien tiedoilla tähtitieteilijät löytävät varmasti hämmästyttävää uutta tietoa Linnunradamme dynamiikasta ja sen luoneista voimista.
Tätä varten Marchetti ja hänen tiiminsä tarkentavat ohjelmaa käsittelemään paljon suurempaa tietojoukkoa, jonka odotetaan julkaistavan huhtikuussa 2018. Tämä luettelo sisältää etäisyydet ja liikkeet yli miljardille tähdelle sekä osajoukon nopeudet. Siitä joukkue oppii, että Linnunradan nopeasti liikkuvat tähdet ovat paljon yleisempiä kuin aiemmin ajateltiin.
Ja muista katsoa tämä video, joka näyttää näiden vasta löydettyjen nopeasti liikkuvien tähtien radat ESA: lta: