في عام 2013 ، أطلقت وكالة الفضاء الأوروبية جايا مركبة فضائية. كخليفة لل هيباركوس مهمة ، قضى هذا المرصد الفضائي السنوات الثلاث والنصف الماضية في جمع البيانات حول الكون. قبل أن تتقاعد في وقت ما من العام المقبل (على الرغم من إمكانية تمديد المهمة) ، سيتم استخدام هذه المعلومات لإنشاء أكبر خريطة فلكية ثلاثية الأبعاد وأكثرها دقة على الإطلاق.
في سياق مسح الكون ، كشفت Gaia أيضًا عن بعض الأشياء المثيرة للاهتمام على طول الطريق. على سبيل المثال ، بعد فحص جايا كتالوج مع شبكة عصبية اصطناعية مصممة خصيصًا ، اكتشف فريق من الباحثين الأوروبيين مؤخرًا ستة نجوم فائقة السرعة في درب التبانة. وتتحرك إحدى هذه النجوم بسرعة كبيرة لدرجة أنها قد تترك مجرتنا في النهاية.
ونشرت دراستهم بعنوان "شبكة عصبية اصطناعية لاكتشاف النجوم الفائقة السرعة: المرشحون في Gaia DR1 / TGAS" - مؤخرًا في الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية. تم تقديمه في أواخر الشهر الماضي في الأسبوع الأوروبي لعلم الفلك وعلوم الفضاء ، الذي عقد من 26 يونيو إلى 30 يونيو في براغ ، جمهورية التشيك.
النجوم الفائقة السرعة شيء نادر ورائع. في حين أن جميع النجوم في درب التبانة في حركة مستمرة ، تدور حول مركز مجرتنا ، يتم تسريع بعضها إلى سرعات تصل إلى مئات الكيلومترات في الثانية. في الماضي ، استنتج الفلكيون أن هذه النجوم سريعة الحركة هي نتيجة لقاء نجمي قريب أو انفجار مستعر أعظم لرفيق نجمي.
وقبل أكثر من عقد بقليل ، أصبح الفلكيون على دراية بفئة جديدة من النجوم عالية السرعة التي يُعتقد أنها تسارعت من التفاعلات السابقة مع الثقب الأسود الهائل (القوس) * الموجود في مركز مجرتنا. هذه النجوم مهمة للغاية لدراسة الهيكل العام لدرب التبانة ، لأنها تشير إلى أنواع الأحداث والقوى التي شكلت تاريخها.
كما أوضحت إيلينا ماريا روسي ، من جامعة ليدن في هولندا وأحد المؤلفين المشاركين في الورقة ، في بيان صحفي لوكالة الفضاء الأوروبية:
“هذه هي النجوم التي قطعت مسافات كبيرة عبر المجرة ولكن يمكن إرجاعها إلى قلبها - وهي منطقة كثيفة ومحجوبة بالغاز والغبار بين النجوم التي يصعب ملاحظتها عادةً - لذلك تنتج معلومات مهمة حول مجال الجاذبية درب التبانة من المركز إلى ضواحيها.“
إن العثور على مثل هذه النجوم ليست مهمة سهلة ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن سرعتها تجعل من الصعب للغاية اكتشافها في القرص الشاسع والمزدحم لدرب التبانة. ونتيجة لذلك ، اعتمد العلماء على البحث عن النجوم الشابة الضخمة (2.5 إلى 4 كتل شمسية) في السكان النجمية القديمة في المجرة. بشكل أساسي ، فإن صغر سنهم وكتلهم العالية هي مؤشرات على أنهم ربما لم ينشأوا هناك.
إلى جانب قياسات سرعاتها ومساراتها السابقة ، أكدت هذه الطريقة وجود نجوم فائقة السرعة في الماضي. ومع ذلك ، لم يتم رصد سوى 20 نجمًا فائق السرعة حتى الآن ، وكلها كانت شابة وكتلة في طبيعتها. يعتقد العلماء أن العديد من النجوم من العصور والجماهير الأخرى يتم تسريعها أيضًا من خلال درب التبانة ، لكنهم كانوا غير قادرين في السابق على اكتشافها.
ولمعالجة ذلك ، بدأ الفريق الأوروبي - بقيادة توماسو ماركيتي من جامعة ليدن في هولندا - يفكر في كيفية استخدام جايامجموعة البيانات الضخمة لتحسين البحث عن المزيد من النجوم فائقة السرعة. بعد اختبار الطرق المختلفة ، اعتمدوا نهج الشبكة العصبية الاصطناعية - أي باستخدام خوارزمية التعلم الآلي - للبحث من خلال بيانات تعداد النجوم جايا قيد عملية التجميع.
بدءًا من النصف الأول من عام 2016 ، بدأ الفريق في تطوير وتدريب هذا البرنامج ليكون جاهزًا للإصدار الأول من جايا البيانات - التي حدثت بعد بضعة أشهر في 14 سبتمبر 2016. كما وصف توماسو ماركيتي ، طالب دكتوراه في جامعة ليدن ، العملية:
"في النهاية ، اخترنا استخدام شبكة عصبية اصطناعية ، وهي برامج مصممة لتقليد كيفية عمل دماغنا. بعد "التدريب" المناسب ، يمكنه معرفة كيفية التعرف على أشياء أو أنماط معينة في مجموعة بيانات ضخمة. في حالتنا ، علمنا ذلك تحديد النجوم الفائقة السرعة في كتالوج ممتاز مثل تلك التي تم تجميعها مع Gaia ".
بالإضافة إلى خريطة تحتوي على أكثر من مليار نجم ، تضمن إصدار البيانات الأول هذا كتالوجًا أصغر يحتوي على مسافات وحركات لمليوني نجم. يجمع هذا الكتالوج - المعروف باسم Tycho-Gaia Astrometric Solution (TGAS) - بيانات من كل من السنة الأولى من جايا المهمة ومع البيانات من هيباركوس المهمة ، وهو في الأساس طعم لما سيأتي جايا.
في يوم إصدار الكتالوج ، قام ماركيتي وفريقه بتشغيل خوارزمية على مليوني نجم داخل TGAS ، والتي كشفت عن بعض الاكتشافات المثيرة للاهتمام. قال روسي: "خلال ساعة واحدة فقط ، قام الدماغ الاصطناعي بالفعل بتخفيض مجموعة البيانات إلى حوالي 20000 نجم عالي السرعة محتمل ، مما قلل حجمها إلى حوالي 1٪". "إن اختيارًا آخر بما في ذلك القياسات فقط فوق دقة معينة في المسافة والحركة أدى إلى انخفاض هذا إلى 80 نجمة مرشحة."
ثم درس الفريق هذه النجوم الثمانية بمزيد من التفاصيل ، وقارن المعلومات حول حركاتهم بالبيانات من الكتالوجات الأخرى. مقترنًا بملاحظات إضافية ، وجدوا في النهاية ستة نجوم يبدو أنها تتحرك أسرع من 360 كم / ثانية. حتى أن المرء يبدو أنه يتجاوز 500 كم / ثانية ، مما يعني أنه لم يعد مرتبطًا بجاذبية درب التبانة وسيتركها في النهاية تمامًا.
ولكن ربما يكون الجانب الهام في هذا الاكتشاف هو حقيقة أن هذه النجوم ليست ضخمة بشكل خاص مثل النجوم العشرين السابقة التي تم اكتشافها ، وكانت قابلة للمقارنة في كتلة الشمس. بالإضافة إلى ذلك ، من المحتمل أن تصبح النجوم البطيئة الخمسة نقطة محورية للدراسة ، حيث يتوق العلماء إلى تحديد ما أبطأها. أحد التفسيرات المحتملة هو أن التفاعل مع المادة المظلمة للمجرة قد يكون مسؤولاً.
بقدر ما كان TGAS مجرد مؤشر مبكر على البيانات الضخمة والقيمة جايا ستوفر هذه الدراسة في نهاية المطاف أنواع الاكتشافات والأبحاث التي ستتيحها هذه البيانات. مع عدم وجود 2 مليون فقط ، ولكن مليار نجم للدراسة ، من المؤكد أن علماء الفلك سيكشفون عن العديد من الأشياء الجديدة والمثيرة حول ديناميكيات درب التبانة وأنواع القوى التي شكلتها.
لهذا الغرض ، يقوم Marchetti وفريقه بترقية برنامجهم للتعامل مع مجموعة البيانات الأكبر بكثير ، والتي من المقرر إصدارها في أبريل 2018. وسيتضمن هذا الكتالوج المسافة والحركات لأكثر من مليار نجم ، بالإضافة إلى السرعات مجموعة فرعية محددة. من هذا ، قد يجد الفريق أن النجوم سريعة الحركة التي يتم إخراجها من درب التبانة أكثر شيوعًا مما كان يعتقد سابقًا.
واحرص على الاستمتاع بهذا الفيديو الذي يوضح مسارات هذه النجوم الستة السريعة الحركة المكتشفة حديثًا ، بإذن من وكالة الفضاء الأوروبية:
