2013. gadā Eiropas Kosmosa aģentūra uzsāka Gaia kosmosa kuģis. Kā pēctecis Hipparcos Šī kosmosa observatorija pēdējos trīs ar pusi gadus ir pavadījusi, apkopojot datus par kosmosu. Pirms tā došanās pensijā kādreiz nākamajā gadā (lai arī misiju varētu pagarināt), šī informācija tiks izmantota, lai izveidotu lielāko un precīzāko 3D astronomijas karti, kāda jebkad izveidota.
Aptaujājot kosmosu, Gaia ir atklājusi arī dažas ļoti interesantas lietas. Piemēram, pēc Gaia katalogu ar speciāli izstrādātu mākslīgo neironu tīklu, Eiropas pētnieku komanda nesen Piena ceļā atklāja sešas jaunas hiperattīstības zvaigznes. Un viena no šīm zvaigznēm pārvietojas tik ātri, ka tā galu galā var atstāt mūsu galaktiku.
Viņu pētījums ar nosaukumu “Mākslīgais neironu tīkls, lai atklātu hiperattīstības zvaigznes: kandidāti Gaia DR1 / TGAS” - nesen tika publicēts Karaliskās astronomiskās biedrības ikmēneša paziņojumi. Tas tika prezentēts pagājušā mēneša beigās Eiropas astronomijas un kosmosa zinātnes nedēļā, kas notika no 26. jūnija līdz 30. jūnijam Prāgā, Čehijas Republikā.
Nepilnvērtīgas zvaigznes ir reta un aizraujoša lieta. Kamēr visas Piena ceļa zvaigznes pastāvīgi pārvietojas, riņķo ap mūsu galaktikas centru, dažas tiek paātrinātas līdz ātrumam līdz simtiem kilometru sekundē. Agrāk astronomi secināja, ka šīs strauji mainīgās zvaigznes ir ciešu zvaigžņu sastapšanās vai zvaigžņu pavadoņa supernovas eksplozijas rezultāts.
Un nedaudz vairāk nekā pirms desmit gadiem astronomi uzzināja par jaunu ātrgaitas zvaigžņu klasi, kas, domājams, ir paātrināta no iepriekšējās mijiedarbības ar supermasīvo melno caurumu (Strēlnieks A *), kas atrodas mūsu galaktikas centrā. Šīs zvaigznes ir ārkārtīgi svarīgas Piena ceļa vispārējās struktūras izpētei, jo tās norāda uz notikumiem un spēkiem, kas ir veidojuši tā vēsturi.
Kā ESA paziņojumā presei skaidroja Elena Maria Rossi no Nīderlandes Leidenes universitātes un viena no līdzautorēm, kas rakstīja šajā dokumentā:
“Tās ir zvaigznes, kuras ir ļoti tālu devušās cauri Galaktikai, bet kuras var izsekot līdz tās kodolam - zonai, kas ir tik blīva un aizklāta starpzvaigžņu gāzēm un putekļiem, ka to parasti ir ļoti grūti novērot - tāpēc tās dod būtisku informāciju par gravitācijas lauku Piena ceļš no centra uz tā nomali.“
Šādu zvaigžņu atrašana nav viegls uzdevums, galvenokārt tāpēc, ka to ātrums padara tos ārkārtīgi grūti pamanāmus Piena ceļa plašajā un pārpildītajā diskā. Tā rezultātā zinātnieki paļāvās uz jaunu, masīvu zvaigžņu (no 2,5 līdz 4 Saules masām) meklēšanu vecajā galaktikas zvaigžņu populācijā. Būtībā viņu jaunais vecums un lielā masa liecina par to, ka viņi, iespējams, nav tur cēlušies.
Apvienojumā ar to pagātnes ātruma un ceļa mērījumiem šī metode ir apstiprinājusi hiperattīstības zvaigžņu esamību pagātnē. Tomēr līdz šim ir pamanītas tikai 20 hiperattīstības zvaigznes, un tās visas ir bijušas jaunas un masīvas. Zinātnieki uzskata, ka caur Piena ceļu tiek paātrināts arī daudz vairāk citu laikmetu un masu zvaigžņu, taču iepriekš viņi tās nespēja pamanīt.
Lai to risinātu, Eiropas komanda Tomasa Marchetti vadībā no Nīderlandes Leidenes universitātes sāka apsvērt, kā izmantot GaiaPlašais datu kopums, lai optimizētu hiperattīstības zvaigžņu meklēšanu. Pēc dažādu metožu izmēģināšanas viņi pieņēma mākslīgā neironu tīkla pieeju - t.i., izmantojot mašīnmācīšanās algoritmu -, lai meklētu zvaigžņu skaitīšanas datus. Gaia atrodas vākšanas procesā.
Sākot ar 2016. gada pirmo pusi, komanda sāka attīstīt un apmācīt šo programmu, lai būtu gatava pirmajai programmas izlaišanai Gaia dati - kas notika dažus mēnešus vēlāk 2016. gada 14. septembrī. Kā procesu aprakstīja Leidenes Universitātes doktorants Tommaso Marchetti:
“Noslēgumā mēs izvēlējāmies izmantot mākslīgo neironu tīklu, kas ir programmatūra, kas izstrādāta, lai atdarinātu mūsu smadzeņu darbību. Pēc pienācīgas “apmācības” tas var iemācīties atpazīt noteiktus objektus vai modeļus milzīgā datu kopā. Mūsu gadījumā mēs iemācījām to pamanīt hiperattīstības zvaigznes tādu zvaigžņu katalogā, kāds ir sastādīts Gaia. ”
Papildus kartei ar vairāk nekā miljarda zvaigžņu novietojumu šajā pirmajā datu izlaidumā bija mazāks katalogs ar attālumiem un divu miljonu zvaigžņu kustību. Šajā katalogā - kas ir pazīstams kā Tycho-Gaia Astrometriskais risinājums (TGAS) - ir apvienoti dati gan no pirmā Gaia misija un ar datiem no Hipparcos misija, un būtībā ir tā gaume, no kā nāk Gaia.
Kataloga izlaišanas dienā Marchetti un viņa komanda izmantoja algoritmu diviem miljoniem zvaigžņu TGAS, kas atklāja dažus interesantus atradumus. "Tikai vienas stundas laikā mākslīgās smadzenes jau bija samazinājušas datu kopu līdz aptuveni 20 000 potenciāli ātrdarbīgām zvaigznēm, samazinot tās lielumu līdz aptuveni 1%," sacīja Rossi. "Papildu atlase, kas ietvēra tikai mērījumus, kas pārsniedz noteiktu attāluma un kustības precizitāti, samazināja līdz 80 kandidātu zvaigznēm."
Pēc tam komanda sīkāk pārbaudīja šīs 80 zvaigznes un salīdzināja informāciju par viņu kustībām ar datiem no citiem katalogiem. Pārī ar papildu novērojumiem viņi galu galā atrada sešas zvaigznes, kuras šķita pārvietojas ātrāk par 360 km / s. Vienam pat šķita, ka tas pārsniedz 500 km / s, kas nozīmē, ka tas vairs nav saistīts ar mūsu Piena ceļa smagumu un galu galā to pilnībā atstās.
Varbūt šī atraduma nozīmīgais aspekts ir fakts, ka šīs zvaigznes nav īpaši masīvas, piemēram, iepriekšējās 20, kuras tika atklātas, un masveida ziņā bija salīdzināmas ar mūsu Sauli. Turklāt 5 lēnākās zvaigznes, visticamāk, kļūs par pētījumu fokusu, jo zinātnieki vēlas noteikt, kas viņus palēnināja. Viens no iespējamiem izskaidrojumiem ir tāds, ka, iespējams, ir bijusi mijiedarbība ar galaktikas tumšo vielu.
TGAS ir tikai agrīna norāde uz milzīgajiem un vērtīgajiem datiem Gaia galu galā sniegs, šajā pētījumā parādīti atklājumu un pētījumu veidi, kurus šie dati ļaus veikt. Pētot ne tikai 2 miljonus, bet arī miljardu zvaigžņu, astronomi noteikti atklāj daudzas jaunas un aizraujošas lietas par mūsu Piena ceļa dinamiku un to veidojošajiem spēkiem.
Šim nolūkam Marchetti un viņa komanda uzlabo savu programmu, lai apstrādātu daudz lielāku datu kopu, kuru plānots izlaist 2018. gada aprīlī. Šajā katalogā būs attālums un kustības vairāk nekā miljardam zvaigžņu, kā arī ātrumi konkrēta apakškopa. Pēc tam komandai var šķist, ka ātri kustīgas zvaigznes, kuras tiek paceltas no Piena ceļa, ir daudz biežāk sastopamas, nekā tika domāts iepriekš.
Un noteikti izbaudiet šo videoklipu, kurā parādīti šo sešu jaunatklāto strauji mainīgo zvaigžņu ceļi, ar ESA atbalstu:
