Pada tahun 2013, Agensi Angkasa Eropah melancarkan kapal angkasa Gaia. Sebagai penerus misi Hipparcos, balai cerap ruang ini telah menghabiskan tiga setengah tahun terakhir untuk mengumpulkan maklumat mengenai ruang angkasa. Sebelum misinya berakhir tahun depan (walaupun dapat diperpanjang), maklumat yang diperoleh akan digunakan untuk membina peta astronomi 3D terbesar dan paling tepat.
Semasa tinjauan ruang angkasa, Gaia juga menemui beberapa perkara menarik. Sebagai contoh, setelah meneroka katalog Gaia dengan rangkaian saraf tiruan yang direka khas, pasukan penyelidik Eropah baru-baru ini menemui enam bintang hiperspeed baru di Bima Sakti. Dan salah satu bintang ini bergerak begitu pantas sehingga akhirnya dapat meninggalkan galaksi kita.
Penyelidikan mereka, yang bertajuk "Rangkaian Neural Buatan untuk Menemui Bintang Hipertingkat: Calon di Gaia DR1 / TGAS", baru-baru ini diterbitkan dalam Pemberitahuan Bulanan Persatuan Astronomi Diraja. Acara ini juga dipersembahkan pada akhir bulan lalu di "Minggu Astronomi Eropah dan Sains Angkasa", yang diadakan pada 26 hingga 30 Jun di Prague, Republik Czech.
Konsep artistik teleskop Gaia dengan latar belakang Bima Sakti, Kredit: ESA / ATG medialab; latar belakang: ESO / S. Brunier
Bintang hypervelocity adalah objek yang jarang dan menarik. Walaupun semua bintang di Bima Sakti bergerak secara terus-menerus di orbit di sekitar pusat galaksi kita, beberapa di antaranya memecut dengan kecepatan ratusan kilometer sesaat. Pada masa lalu, para astronom telah menyimpulkan bahawa bintang-bintang yang bergerak pantas ini adalah hasil dari perjalanan bintang pada jarak yang dekat atau supernova dari rakan bintang.
Dan lebih dari satu dekad yang lalu, para astronom menyedari kelas baru bintang berkelajuan tinggi yang dipercayai dipercepat dari interaksi masa lalu dengan lubang hitam supermasif Sagittarius A *, yang berada di tengah galaksi. Bintang-bintang ini sangat penting untuk mengkaji struktur umum Bima Sakti, kerana ia menunjukkan jenis peristiwa dan kekuatan tertentu yang telah membentuk sejarahnya.
Seperti yang dijelaskan oleh Elena Maria Rossi dari Universiti Leiden di Belanda, yang merupakan salah seorang pengarang artikel tersebut, dalam siaran akhbar ESA:
"Ini adalah bintang-bintang yang menempuh jarak yang sangat jauh melalui Galaksi, tetapi dapat ditelusuri ke terasnya - kawasan yang begitu padat dan dikaburkan oleh gas dan debu antar bintang sehingga biasanya sangat sukar untuk diperhatikan - sehingga mereka memberi kita maklumat penting tentang medan gravitasi Bima Sakti dari pusat ke pinggirannya."
Video promosi:
Konsep artistik bintang yang meluru ke galaksi Kredit: Agensi Angkasa Eropah
Mencari bintang seperti itu bukanlah tugas yang mudah, sebahagian besarnya kerana kepantasannya menjadikannya sangat sukar untuk dikesan di cakera Bima Sakti yang besar dan sesak. Akibatnya, saintis bergantung pada bintang besar muda (2.5 hingga 4 jisim suria) dalam populasi bintang lama Galaxy. Pada asasnya, usia muda dan jisim yang besar adalah petunjuk bahawa mereka tidak boleh muncul di sana.
Digabungkan dengan pengukuran halaju dan lintasan lalu, kaedah ini mengesahkan kehadiran bintang hiperspeed pada masa lalu. Namun, setakat ini, saintis hanya menemui 20 bintang hiperspeed, dan mereka semua masih muda dan besar. Para saintis percaya bahawa lebih banyak bintang dari zaman dan massa lain bergerak melalui Bima Sakti dengan kelajuan tinggi, tetapi tidak dapat dikesan sebelumnya.
Untuk mengatasi masalah ini, sebuah pasukan penyelidik Eropah yang diketuai oleh Tomasso Marchetti dari Leiden University di Belanda mula mempertimbangkan bagaimana menggunakan set data yang luas dari Gaia untuk mengoptimumkan pencarian untuk bintang yang mempunyai kecepatan tinggi. Setelah menguji pelbagai kaedah, mereka mengadaptasi rangkaian neutron untuk tujuan ini, yaitu, mereka menggunakan algoritma pembelajaran mesin untuk mencari data banci bintang Gaia semasa proses pengumpulan.
Bermula pada separuh pertama 2016, pasukan ini mula mengembangkan dan melatih program ini sebagai persiapan untuk pelepasan data Gaia pertama, yang berlaku beberapa bulan kemudian, pada 14 September 2016. Pelajar lepasan Universiti Leiden Tomasso Marchetti menerangkan prosesnya seperti berikut:
"Pada akhirnya, kami memutuskan untuk menggunakan rangkaian neutron buatan - perisian yang direka untuk mensimulasikan bagaimana otak kita berfungsi. Dengan "latihan" yang betul, ia dapat belajar mengenali objek atau corak tertentu dalam set data yang besar. Dalam kes kami, kami melatihnya untuk mencari bintang hiperspeed dalam katalog bintang, seperti yang disusun oleh Gaia.
Perwakilan artistik bintang hiperspeed yang ditemui oleh Teleskop Sangat Besar ESO. Kredit: Balai Cerap Eropah Selatan
Selain peta dengan lokasi lebih dari satu miliar bintang, data pertama termasuk katalog kecil jarak dan pergerakan dua juta bintang. Katalog ini, bertajuk "Tycho-Gaia Astrometric Solution (TGAS)", menggabungkan data dari misi Gaia dan Hipparcos.
Pada hari katalog diterbitkan, Marchetti dan pasukannya menjalankan algoritma pada dua juta bintang dalam TGAS, yang membawa kepada penemuan yang menarik. "Hanya dalam satu jam, otak buatan telah mengurangkan set data menjadi 20,000 bintang berkelajuan tinggi berpotensi, turun menjadi 1%," kata Rossi. "Pemilihan lebih lanjut, termasuk hanya jarak dan pergerakan dengan ketepatan pengukuran tertentu, menghasilkan sebanyak 80 bintang calon."
Pasukan kemudian mengkaji 80 bintang ini dengan lebih terperinci dan membandingkan maklumat pergerakan mereka dengan data dari katalog lain. Dikombinasikan dengan pemerhatian tambahan, mereka akhirnya menemui enam bintang yang kelihatan bergerak lebih pantas dari 360 km / s. Salah satunya bahkan mempunyai kelajuan lebih dari 500 km / s, yang bermaksud bahawa ia tidak lagi terikat oleh graviti Bima Sakti kita dan akhirnya akan meninggalkannya.
Tetapi mungkin aspek yang paling penting dalam penemuan ini adalah bahawa bintang-bintang ini tidak terlalu besar, seperti 20 sebelumnya, yang jisimnya dapat dibandingkan dengan Matahari kita. Di samping itu, 5 bintang yang lebih perlahan cenderung menjadi tumpuan keseluruhan kajian, kerana saintis ingin menentukan apa yang menahannya. Satu penjelasan yang mungkin adalah bahawa bahan gelap di galaksi bertanggungjawab untuk interaksi ini.
Peta langit pertama Gaia. Kredit: ESA / Gaia / DPAC, A. Moitinho & M. Barros (CENTRA - University of Lisbon), bagi pihak DPAC
Oleh kerana TGAS dalam banyak hal hanya sebahagian kecil dari data Gaia yang sangat luas dan berharga, kajian ini menunjukkan jenis penemuan penyelidikan yang mungkin. Dengan data berjuta-juta bintang, para astronom pasti akan menemui pengetahuan baru dan menakjubkan mengenai dinamika Bima Sakti kita dan kekuatan yang membuatnya.
Untuk tujuan ini, Marchetti dan pasukannya menyempurnakan perisian mereka untuk menangani set data yang jauh lebih besar, yang diharapkan akan dikeluarkan pada bulan April 2018. Katalog ini akan merangkumi jarak dan gerakan untuk lebih dari satu bilion bintang, serta halaju untuk subset. Dari situ, pasukan mengetahui bahawa bintang yang bergerak pantas di Bima Sakti jauh lebih biasa daripada yang difikirkan sebelumnya.
Dan pastikan untuk menonton video ini yang menunjukkan lintasan bintang-bintang bergerak pantas yang baru ditemui ini, dari ESA:
