Nel 2013, l'Agenzia spaziale europea ha lanciato il Gaia navicella spaziale. Come il successore del Hipparcos missione, questo osservatorio spaziale ha trascorso gli ultimi tre anni e mezzo a raccogliere dati sul cosmo. Prima che si ritiri l'anno prossimo (anche se la missione potrebbe essere estesa), queste informazioni verranno utilizzate per costruire la mappa astronomica 3D più grande e precisa mai creata.
Nel corso del rilevamento del cosmo, Gaia ha anche rivelato alcune cose molto interessanti lungo la strada. Ad esempio, dopo aver esaminato il Gaia catalogo con una rete neurale artificiale appositamente progettata, un team di ricercatori europei ha recentemente scoperto sei nuove stelle ipervelocità nella Via Lattea. E una di queste stelle si sta muovendo così velocemente che alla fine potrebbe lasciare la nostra galassia.
Il loro studio - intitolato "Una rete neurale artificiale per scoprire le stelle dell'ipervelocità: candidati in Gaia DR1 / TGAS" - è stato recentemente pubblicato nella Avvisi mensili della Royal Astronomical Society. È stato presentato alla fine del mese scorso alla Settimana europea di astronomia e scienze spaziali, che si è tenuta dal 26 al 30 giugno a Praga, nella Repubblica ceca.
Le stelle di Hypervelocity sono una cosa rara e affascinante. Mentre tutte le stelle della Via Lattea sono in costante movimento, in orbita attorno al centro della nostra galassia, alcune sono accelerate fino a centinaia di chilometri al secondo. In passato, gli astronomi hanno dedotto che queste stelle in rapido movimento sono il risultato di un incontro stellare ravvicinato o di un'esplosione di una supernova di un compagno stellare.
E poco più di un decennio fa, gli astronomi sono venuti a conoscenza di una nuova classe di stelle ad alta velocità che si ritiene siano state accelerate dalle interazioni passate con il buco nero supermassiccio (Sagittario A *) che si trova al centro della nostra galassia. Queste stelle sono estremamente importanti per lo studio della struttura generale della Via Lattea, in quanto sono indicative del tipo di eventi e forze che hanno modellato la sua storia.
Come ha spiegato Elena Maria Rossi, dell'Università di Leida nei Paesi Bassi e una delle coautrici dell'articolo, in un comunicato stampa dell'ESA:
“Queste sono stelle che hanno percorso grandi distanze attraverso la Galassia ma possono essere ricondotte al suo nucleo - un'area così densa e oscurata da gas interstellare e polvere che è normalmente molto difficile da osservare - quindi forniscono informazioni cruciali sul campo gravitazionale di la Via Lattea dal centro alla sua periferia.“
Trovare tali stelle non è un compito facile, principalmente perché la loro velocità li rende estremamente difficili da individuare nel vasto e affollato disco della Via Lattea. Di conseguenza, gli scienziati hanno fatto affidamento sulla ricerca di stelle giovani e massicce (da 2,5 a 4 masse solari) nella vecchia popolazione stellare della Galattica. Fondamentalmente, la loro giovane età e masse alte sono indicazioni che potrebbero non aver avuto origine lì.
Combinato con le misurazioni delle loro velocità e percorsi passati, questo metodo ha confermato l'esistenza di stelle ipervelocità nel passato. Tuttavia, ad oggi sono state individuate solo 20 stelle di ipervelocità, tutte giovani e di natura massiccia. Gli scienziati ritengono che anche molte altre stelle di altre epoche e masse siano state accelerate attraverso la Via Lattea, ma in precedenza non erano in grado di individuarle.
Per ovviare a questo, il team europeo - guidato da Tomasso Marchetti dell'Università di Leida nei Paesi Bassi - ha iniziato a considerare come utilizzare GaiaIl vasto set di dati per ottimizzare la ricerca di altre stelle ipervelocità. Dopo aver testato vari metodi, hanno adottato l'approccio della rete neurale artificiale, ovvero utilizzando un algoritmo di apprendimento automatico, per cercare tra i dati del censimento stellare Gaia è in procinto di raccogliere.
A partire dalla prima metà del 2016, il team ha iniziato a sviluppare e addestrare questo programma per essere pronto per la prima versione di Gaia dati - verificatisi pochi mesi dopo, il 14 settembre 2016. Mentre Tommaso Marchetti, uno studente di dottorato alla Leiden University, descriveva il processo:
“Alla fine, abbiamo scelto di utilizzare una rete neurale artificiale, che è un software progettato per imitare il funzionamento del nostro cervello. Dopo una corretta "formazione", può imparare a riconoscere determinati oggetti o modelli in un enorme set di dati. Nel nostro caso, gli abbiamo insegnato a individuare le stelle dell'ipervelocità in un catalogo stellare come quello compilato con Gaia. ”
Oltre a una mappa con posizioni di oltre un miliardo di stelle, questo primo rilascio di dati includeva un catalogo più piccolo con le distanze e i movimenti per due milioni di stelle. Questo catalogo - che è noto come la soluzione astrometrica Tycho-Gaia (TGAS) - ha combinato i dati di entrambi i primi anni del Gaia missione e con i dati dal Hipparcos missione ed è essenzialmente un assaggio di ciò che deve venire Gaia.
Il giorno dell'uscita del catalogo, Marchetti e il suo team hanno eseguito il loro algoritmo sui due milioni di stelle all'interno del TGAS, che ha rivelato alcune scoperte interessanti. "In appena un'ora, il cervello artificiale aveva già ridotto il set di dati a circa 20.000 potenziali stelle ad alta velocità, riducendone le dimensioni a circa l'1%", ha detto Rossi. "Un'ulteriore selezione che include solo misurazioni al di sopra di una certa precisione in termini di distanza e movimento ha portato questo a 80 stelle candidate."
Il team ha quindi esaminato queste 80 stelle in modo più dettagliato e ha confrontato le informazioni sui loro movimenti con i dati di altri cataloghi. Insieme a ulteriori osservazioni, alla fine hanno trovato sei stelle che sembravano muoversi più velocemente di 360 km / s. Uno sembrava addirittura superare i 500 km / s, il che significa che non è più vincolato dalla gravità della nostra Via Lattea e alla fine la lascerà del tutto.
Ma forse l'aspetto molto significativo di questa scoperta è il fatto che queste stelle non sono particolarmente massicce come le 20 precedenti che erano state scoperte ed erano paragonabili in massa al nostro Sole. Inoltre, è probabile che le 5 stelle più lente diventino un punto focale di studio, poiché gli scienziati sono ansiosi di determinare cosa le ha rallentate. Una possibile spiegazione è che l'interazione con la materia oscura della galassia avrebbe potuto essere responsabile.
Proprio come il TGAS è stato solo un'indicazione precoce dei dati vasti e preziosi Gaia fornirà alla fine, questo studio mette in mostra i tipi di scoperte e ricerche che questi dati consentiranno. Con non solo 2 milioni, ma un miliardo di stelle da studiare, gli astronomi sono sicuri di rivelare molte cose nuove ed eccitanti sulla dinamica della nostra Via Lattea e sui tipi di forze che l'hanno plasmata.
A tale scopo, Marchetti e il suo team stanno aggiornando il loro programma per gestire il set di dati molto più ampio, che dovrebbe essere rilasciato nell'aprile del 2018. Questo catalogo includerà distanza e movimenti per oltre un miliardo di stelle, nonché velocità per un sottoinsieme specifico. Da questo, il team potrebbe scoprire che le stelle in rapido movimento che vengono avviate dalla Via Lattea sono molto più comuni di quanto si pensasse in precedenza.
E assicurati di goderti questo video che mostra i percorsi di queste sei stelle in rapido movimento appena scoperte, per gentile concessione dell'ESA:
