В 2013 году Европейское космическое агентство запустило Gaia Космический аппарат. Как преемник Гиппарх В течение последних трех с половиной лет эта космическая обсерватория собирала данные о космосе. Прежде чем он выйдет на пенсию в следующем году (хотя миссия может быть продлена), эта информация будет использована для построения самой большой и точной трехмерной астрономической карты, когда-либо созданной.
В ходе исследования космоса Гайя также обнаружил некоторые очень интересные вещи на этом пути. Например, после изучения Gaia В каталоге со специально разработанной искусственной нейронной сетью группа европейских исследователей недавно обнаружила шесть новых гиперскоростных звезд в Млечном Пути. И одна из этих звезд движется так быстро, что в конечном итоге может покинуть нашу галактику.
Их исследование под названием «Искусственная нейронная сеть для обнаружения звезд с гиперскоростью: кандидаты в Gaia DR1 / TGAS» недавно было опубликовано в Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. Он был представлен в конце прошлого месяца на Европейской неделе астрономии и космической науки, которая проходила с 26 по 30 июня в Праге, Чешская Республика.
Звезды с гиперскоростью - редкая и захватывающая вещь. В то время как все звезды в Млечном Пути находятся в постоянном движении, вращаясь вокруг центра нашей галактики, некоторые разгоняются до скоростей до сотен километров в секунду. В прошлом астрономы пришли к выводу, что эти быстро движущиеся звезды являются результатом близкого звездного столкновения или взрыва сверхновой звезды звездного компаньона.
И чуть более десяти лет назад астрономам стало известно о новом классе высокоскоростных звезд, которые, как полагают, были ускорены в результате прошлых взаимодействий со сверхмассивной черной дырой (Стрелец A *), которая находится в центре нашей галактики. Эти звезды чрезвычайно важны для изучения общей структуры Млечного Пути, поскольку они указывают на виды событий и сил, которые сформировали его историю.
Как Елена Мария Росси из Лейденского университета в Нидерландах и один из соавторов статьи, объяснила в пресс-релизе ЕКА:
“Это звезды, которые прошли большие расстояния по Галактике, но их можно проследить до ее ядра - области, настолько плотной и закрытой межзвездным газом и пылью, что ее обычно очень трудно наблюдать - поэтому они дают важную информацию о гравитационном поле Млечный путь от центра до его окраины.“
Найти такие звезды непросто, в основном потому, что их скорость чрезвычайно затрудняет их обнаружение на обширном и многолюдном диске Млечного Пути. В результате ученые полагались на поиск молодых массивных звезд (от 2,5 до 4 масс Солнца) в старом звездном населении Галактики. По сути, их молодой возраст и высокая масса указывают на то, что они могли не появиться там.
В сочетании с измерениями их прошлых скоростей и траекторий этот метод подтвердил существование гиперскоростных звезд в прошлом. Тем не менее, только 20 гиперскоростных звезд были обнаружены на сегодняшний день, и все они были молоды и массивны по своей природе. Ученые полагают, что через Млечный путь ускоряются и другие звезды других возрастов и масс, но ранее они не могли их обнаружить.
Чтобы решить эту проблему, европейская команда - во главе с Томассо Маркетти из Лейденского университета в Нидерландах - начала обдумывать, как использовать GaiaОбширный набор данных для оптимизации поиска звезд с более высокой скоростью. После тестирования различных методов они применили подход искусственной нейронной сети - то есть, используя алгоритм машинного обучения - для поиска по данным переписи звезд Gaia находится в процессе сбора.
Начиная с первой половины 2016 года, команда начала разработку и обучение этой программе, чтобы быть готовой к первому выпуску Gaia данные - которые произошли несколько месяцев спустя 14 сентября 2016 года. Как Томмазо Маркетти, аспирант Лейденского университета, описал процесс:
«В конце концов, мы решили использовать искусственную нейронную сеть, которая представляет собой программное обеспечение, предназначенное для имитации работы нашего мозга. После надлежащего «обучения» он может научиться распознавать определенные объекты или шаблоны в огромном наборе данных. В нашем случае мы научили его обнаруживать гиперскоростные звезды в звездном каталоге, подобном тому, который составлен с помощью Gaia ».
В дополнение к карте с позициями более миллиарда звезд, этот первый выпуск данных включал в себя меньший каталог с расстояниями и движениями для двух миллионов звезд. В этом каталоге, известном как Астрометрическое решение Тихо-Гайя (TGAS), объединены данные за первый год Gaia миссия и с данными из Гиппарх миссия, и, по сути, вкус того, что из Gaia.
В день выпуска каталога Маркетти и его команда запустили свой алгоритм на двух миллионах звезд в TGAS, который выявил некоторые интересные находки. «Всего за один час искусственный мозг уже сократил набор данных примерно до 20 000 потенциальных высокоскоростных звезд, уменьшив его размер примерно до 1%», - сказал Росси. «Дальнейший выбор, включающий только измерения выше определенной точности по расстоянию и движению, привел к снижению до 80 звезд-кандидатов».
Затем команда более подробно изучила эти 80 звезд и сравнила информацию об их движениях с данными из других каталогов. В сочетании с дополнительными наблюдениями они в конечном итоге обнаружили шесть звезд, которые, по-видимому, движутся быстрее 360 км / с. Один даже, кажется, превышал 500 км / с, что означает, что он больше не связан силой тяжести нашего Млечного Пути и в конечном итоге покинет его вообще.
Но, возможно, весьма существенным аспектом этой находки является тот факт, что эти звезды не такие массивные, как предыдущие 20, которые были обнаружены, и были сопоставимы по массе с нашим Солнцем. Кроме того, 5 более медленных звезд, вероятно, станут центром исследований, поскольку ученые стремятся определить, что их замедлило. Одно из возможных объяснений состоит в том, что взаимодействие с темной материей галактики могло быть ответственным.
Несмотря на то, что TGAS был лишь ранним свидетельством обширных и ценных данных Gaia в конечном итоге, это исследование демонстрирует виды открытий и исследований, которые позволят эти данные. Не только 2 миллиона, но и миллиард звезд для изучения, астрономы обязательно откроют много новых и интересных вещей о динамике нашего Млечного Пути и видах сил, которые его сформировали.
С этой целью Маркетти и его команда модернизируют свою программу, чтобы обрабатывать гораздо больший набор данных, который планируется выпустить в апреле 2018 года. Этот каталог будет включать в себя расстояние и движения для более миллиарда звезд, а также скорости для конкретное подмножество. Исходя из этого, команда может обнаружить, что быстро движущиеся звезды, которые загружаются из Млечного Пути, встречаются гораздо чаще, чем считалось ранее.
И обязательно наслаждайтесь этим видео, которое показывает пути этих шести недавно открытых быстро движущихся звезд, любезно предоставленных ЕКА:
