En 2013, la Agencia Espacial Europea lanzó el Gaia astronave. Como el sucesor de la Hipparcos misión, este observatorio espacial ha pasado los últimos tres años y medio recopilando datos sobre el cosmos. Antes de que se retire en algún momento del próximo año (aunque la misión podría extenderse), esta información se utilizará para construir el mapa astronómico 3D más grande y preciso jamás creado.
En el curso de la inspección del cosmos, Gaia también ha revelado algunas cosas muy interesantes en el camino. Por ejemplo, después de examinar el Gaia catálogo con una red neuronal artificial especialmente diseñada, un equipo de investigadores europeos detectó recientemente seis nuevas estrellas de hipervelocidad en la Vía Láctea. Y una de estas estrellas se mueve tan rápido que eventualmente puede abandonar nuestra galaxia.
Su estudio, titulado "Una red neuronal artificial para descubrir estrellas de hipervelocidad: candidatos en Gaia DR1 / TGAS", se publicó recientemente en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society. Se presentó a fines del mes pasado en la Semana Europea de Astronomía y Ciencias del Espacio, que se celebró del 26 al 30 de junio en Praga, República Checa.
Las estrellas de hipervelocidad son una cosa rara y fascinante. Mientras que todas las estrellas en la Vía Láctea están en constante movimiento, orbitando alrededor del centro de nuestra galaxia, algunas se aceleran a velocidades de hasta cientos de kilómetros por segundo. En el pasado, los astrónomos han deducido que estas estrellas que se mueven rápidamente son el resultado de un encuentro estelar cercano o una explosión de supernova de un compañero estelar.
Y hace poco más de una década, los astrónomos se dieron cuenta de una nueva clase de estrellas de alta velocidad que se cree que se aceleraron a partir de interacciones pasadas con el agujero negro supermasivo (Sagitario A *) que se encuentra en el centro de nuestra galaxia. Estas estrellas son extremadamente importantes para el estudio de la estructura general de la Vía Láctea, ya que son indicativas de los tipos de eventos y fuerzas que han dado forma a su historia.
Como Elena Maria Rossi, de la Universidad de Leiden en los Países Bajos y una de las coautoras del artículo, explicó en un comunicado de prensa de la ESA:
“Estas son estrellas que han viajado grandes distancias a través de la Galaxia pero que se pueden rastrear hasta su núcleo, un área tan densa y oscurecida por el gas y el polvo interestelar que normalmente es muy difícil de observar, por lo que brindan información crucial sobre el campo gravitacional de La Vía Láctea desde el centro hasta sus alrededores.“
Encontrar tales estrellas no es una tarea fácil, principalmente porque su velocidad las hace extremadamente difíciles de detectar en el vasto y abarrotado disco de la Vía Láctea. Como resultado, los científicos se han basado en la búsqueda de estrellas jóvenes y masivas (2.5 a 4 masas solares) en la antigua población estelar del Galáctico. Básicamente, su corta edad y altas masas son indicios de que podrían no haberse originado allí.
Combinado con mediciones de sus velocidades y caminos pasados, este método ha confirmado la existencia de estrellas de hipervelocidad en el pasado. Sin embargo, solo 20 estrellas de hipervelocidad han sido vistas hasta la fecha, y todas han sido de naturaleza joven y masiva. Los científicos creen que muchas más estrellas de otras edades y masas también se están acelerando a través de la Vía Láctea, pero anteriormente no podían detectarlas.
Para abordar esto, el equipo europeo, liderado por Tomasso Marchetti de la Universidad de Leiden en los Países Bajos, comenzó a considerar cómo usar GaiaAmplio conjunto de datos para optimizar la búsqueda de más estrellas de hipervelocidad. Después de probar varios métodos, adoptaron el enfoque de la red neuronal artificial, es decir, utilizando un algoritmo de aprendizaje automático, para buscar a través de los datos del censo estelar. Gaia está en proceso de recolección.
A partir de la primera mitad de 2016, el equipo comenzó a desarrollar y entrenar este programa para estar listo para el primer lanzamiento de Gaia datos, que ocurrieron unos meses después el 14 de septiembre de 2016. Como Tommaso Marchetti, estudiante de doctorado en la Universidad de Leiden, describió el proceso:
“Al final, elegimos usar una red neuronal artificial, que es un software diseñado para imitar cómo funciona nuestro cerebro. Después de un "entrenamiento" adecuado, puede aprender a reconocer ciertos objetos o patrones en un gran conjunto de datos. En nuestro caso, le enseñamos a detectar estrellas de hipervelocidad en un catálogo estelar como el compilado con Gaia ".
Además de un mapa con las posiciones de más de mil millones de estrellas, esta primera publicación de datos incluyó un catálogo más pequeño con las distancias y los movimientos de dos millones de estrellas. Este catálogo, que se conoce como la Solución Astrométrica Tycho-Gaia (TGAS), combinó datos del primer año del Gaia misión y con datos de la Hipparcos misión, y es esencialmente una muestra de lo que vendrá Gaia
El día del lanzamiento del catálogo, Marchetti y su equipo ejecutaron su algoritmo en los dos millones de estrellas dentro del TGAS, lo que reveló algunos hallazgos interesantes. "En solo una hora, el cerebro artificial ya había reducido el conjunto de datos a unas 20 000 estrellas potenciales de alta velocidad, reduciendo su tamaño a aproximadamente el 1%", dijo Rossi. "Una selección adicional que incluye solo mediciones por encima de una cierta precisión en la distancia y el movimiento redujo esto a 80 estrellas candidatas".
Luego, el equipo examinó estas 80 estrellas con más detalle y comparó la información sobre sus movimientos con los datos de otros catálogos. Junto con observaciones adicionales, finalmente encontraron seis estrellas que parecían moverse más rápido que 360 km / s. Uno incluso parecía superar los 500 km / s, lo que significa que ya no está limitado por la gravedad de nuestra Vía Láctea y, finalmente, lo dejará por completo.
Pero quizás el aspecto más significativo de este hallazgo es el hecho de que estas estrellas no son particularmente masivas como las 20 anteriores que se habían descubierto, y eran comparables en masa a nuestro Sol. Además, es probable que las 5 estrellas más lentas se conviertan en un punto focal de estudio, ya que los científicos están ansiosos por determinar qué las desaceleró. Una posible explicación es que la interacción con la materia oscura de la galaxia podría haber sido la responsable.
Tanto como el TGAS ha sido simplemente una indicación temprana de los vastos y valiosos datos Gaia eventualmente proporcionará, este estudio muestra los tipos de descubrimientos e investigaciones que estos datos permitirán. Con no solo 2 millones, sino mil millones de estrellas para estudiar, los astrónomos seguramente revelarán muchas cosas nuevas y emocionantes sobre la dinámica de nuestra Vía Láctea y los tipos de fuerzas que la han formado.
Para este propósito, Marchetti y su equipo están actualizando su programa para manejar el conjunto de datos mucho más grande, que se lanzará en abril de 2018. Este catálogo incluirá la distancia y los movimientos de más de mil millones de estrellas, así como las velocidades para un subconjunto específico. A partir de esto, el equipo puede encontrar que las estrellas en rápido movimiento que se están sacando de la Vía Láctea son mucho más comunes de lo que se pensaba.
Y asegúrese de disfrutar este video que muestra los caminos de estas seis estrellas de movimiento rápido recién descubiertas, cortesía de la ESA:
