V roce 2013 zahájila Evropská kosmická agentura kosmickou loď Gaia. Jako nástupce mise Hipparcos strávila tato vesmírná observatoř posledních tři a půl roku shromažďováním informací o vesmíru. Než bude mise v příštím roce ukončena (i když by mohla být prodloužena), získané informace budou použity k vytvoření největší a nejpřesnější 3D astronomické mapy.
Během průzkumu vesmíru Gaia také objevila několik zajímavých věcí. Například po prozkoumání katalogu Gaia pomocí speciálně navržené umělé neuronové sítě nedávno objevil evropský tým vědců šest nových hyperrychlých hvězd v Mléčné dráze. A jedna z těchto hvězd se pohybuje tak rychle, že by nakonec mohla opustit naši galaxii.
Jejich výzkum s názvem Artificial Neural Network to Discover Hypervelocity Stars: Candidates in Gaia DR1 / TGAS, byl nedávno publikován v Měsíčních oznámeních Královská astronomická společnost. Na konci minulého měsíce byl také představen na „Evropském týdnu astronomie a vesmírných věd“, který se konal ve dnech 26. až 30. června v Praze.
Umělecký koncept dalekohledu Gaia na pozadí Mléčné dráhy, Uznání: ESA / ATG medialab; pozadí: ESO / S. Brunier
Hvězdy hypervelocity jsou vzácné a fascinující objekty. Zatímco všechny hvězdy v Mléčné dráze jsou v neustálém pohybu na oběžných drahách kolem středu naší galaxie, některé z nich zrychlují na rychlosti stovek kilometrů za sekundu. V minulosti astronomové dospěli k závěru, že tyto rychle se pohybující hvězdy jsou výsledkem průchodu hvězd na krátké vzdálenosti nebo supernovy hvězdného společníka.
A před více než deseti lety si astronomové uvědomili novou třídu vysokorychlostních hvězd, o nichž se předpokládá, že byly zrychleny z minulých interakcí se supermasivní černou dírou Sagittarius A *, která je ve středu galaxie. Tyto hvězdy jsou velmi důležité pro studium obecné struktury Mléčné dráhy, protože naznačují konkrétní typy událostí a sil, které formovaly jejich historii.
Jak vysvětlila Elena Maria Rossi z nizozemské univerzity v Leidenu a jeden z autorů článku v tiskové zprávě ESA:
"Jedná se o hvězdy, které prošly galaxií obrovské vzdálenosti, ale lze je vystopovat až k jejímu jádru - oblasti tak husté a zastíněné mezihvězdným plynem a prachem, kterou je obvykle velmi obtížné pozorovat - takže nám poskytují důležité informace o gravitačním poli Mléčné dráhy." z centra na jeho okraj. “
Propagační video:
Umělecké pojetí hvězd závodících galaxií. Uznání: European Space Agency
Najít takové hvězdy není snadný úkol, z velké části proto, že díky jejich rychlosti je extrémně obtížné je detekovat na obrovském a přeplněném disku Mléčné dráhy. Výsledkem je, že se vědci spoléhají na mladé hmotné hvězdy (od 2,5 do 4 hmotností Slunce) ve staré hvězdné populaci Galaxie. Jejich mladý věk a velká hmotnost jsou v zásadě ukazateli, že tam nemohou vzniknout.
V kombinaci s měřením jejich minulých rychlostí a trajektorií tato metoda potvrdila přítomnost hyperrychlých hvězd v minulosti. Vědci však zatím našli jen 20 hyperrychlých hvězd a všechny byly mladé a masivní. Vědci se domnívají, že Mléčnou dráhou se pohybuje mnohem více hvězd jiných věkových skupin a hmot tak vysokou rychlostí, ale dříve je nebylo možné detekovat.
V rámci řešení tohoto problému začal evropský tým vědců vedený Tomasso Marchetti z Leiden University v Nizozemsku uvažovat o tom, jak využít rozsáhlou datovou sadu Gaia k optimalizaci hledání hvězd s vysokou rychlostí. Po testování různých metod přizpůsobili neutronovou síť pro tyto účely, to znamená, že použili algoritmus strojového učení k prohledání dat hvězdného sčítání Gaia během procesu sběru.
Počínaje první polovinou roku 2016 začal tým vyvíjet a trénovat tento program v rámci přípravy na první vydání dat Gaia, ke kterému došlo o několik měsíců později, 14. září 2016. Postgraduální student Leiden University Tomasso Marchetti popsal postup následovně:
"Nakonec jsme se rozhodli použít síť umělých neutronů - software navržený k simulaci fungování našich mozků." Se správným „tréninkem“se může naučit rozpoznávat určité objekty nebo vzory ve velké datové sadě. V našem případě jsme ji trénovali, aby hledala hyperrychlé hvězdy v hvězdném katalogu, jako je ten, který sestavila Gaia.
Umělecké znázornění hyperrychlé hvězdy objevené dalekohledem ESO Very Large Telescope. Zápočet: Evropská jižní observatoř
Kromě mapy s umístěním více než miliardy hvězd zahrnovala první data malý katalog vzdáleností a pohybů dvou milionů hvězd. Tento katalog s názvem „Tycho-Gaia Astrometric Solution (TGAS)“kombinoval data z misí Gaia a Hipparcos.
V den zveřejnění katalogu spustil Marchetti a jeho tým algoritmus na dvou milionech hvězd v rámci TGAS, což vedlo k zajímavým zjištěním. „Za pouhou hodinu umělý mozek již omezil datový soubor na 20 000 potenciálních vysokorychlostních hvězd, až na 1%,“řekl Rossi. „Další výběr, zahrnující pouze vzdálenosti a pohyby s určitou přesností měření, přinesl až 80 kandidátských hvězd.“
Tým poté podrobněji studoval těchto 80 hvězd a porovnal jejich pohybové informace s údaji z jiných katalogů. V kombinaci s dalšími pozorováními nakonec našli šest hvězd, které se zdají pohybovat rychleji než 360 km / s. Jeden z nich má dokonce rychlost přes 500 km / s, což znamená, že již není vázán gravitací naší Mléčné dráhy a nakonec ji opustí.
Ale možná nejdůležitějším aspektem tohoto nálezu je, že tyto hvězdy nejsou nijak zvlášť hmotné, jako předcházejících 20, jejichž hmotnost byla srovnatelná s hmotností našeho Slunce. Kromě toho se 5 studených hvězd pravděpodobně stane středem celé studie, protože vědci chtějí zjistit, co je brzdí. Jedním z možných vysvětlení je, že za tuto interakci odpovídá temná hmota v galaxii.
Gaia je první mapa oblohy. Uznání: ESA / Gaia / DPAC, A. Moitinho & M. Barros (CENTRA - Lisabonská univerzita), jménem DPAC
Vzhledem k tomu, že TGAS byl v mnoha ohledech jen malou částí obrovských a cenných dat Gaie, tato studie ukazuje druh výzkumných objevů, které budou možné. S údaji o miliardách hvězd astronomové jistě objeví úžasné nové poznatky o dynamice naší Mléčné dráhy a silách, které ji vytvořily.
Za tímto účelem Marchetti a jeho tým zdokonalují svůj program pro zpracování mnohem větší datové sady, která má být vydána v dubnu 2018. Tento katalog bude obsahovat vzdálenosti a pohyby pro více než miliardu hvězd a také rychlosti pro konkrétní podskupinu. Z toho se tým dozvěděl, že rychle se pohybující hvězdy v Mléčné dráze jsou mnohem častější, než se dříve myslelo.
A nezapomeňte se podívat na toto video ukazující trajektorie těchto nově objevených rychle se pohybujících hvězd z ESA: