ในปี 2013 องค์การอวกาศยุโรปเปิดตัว Gaia ยานอวกาศ ในฐานะผู้สืบทอดต่อไป Hipparcos ภารกิจหอสังเกตการณ์อวกาศแห่งนี้ใช้เวลาสามปีครึ่งในการรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับจักรวาล ก่อนที่จะเกษียณในปีหน้า (แม้ว่าจะสามารถขยายภารกิจได้) ข้อมูลนี้จะถูกใช้เพื่อสร้างแผนที่ดาราศาสตร์ 3 มิติที่ใหญ่ที่สุดและแม่นยำที่สุดเท่าที่เคยสร้างมา
ในการสำรวจจักรวาล Gaia ได้เปิดเผยสิ่งที่น่าสนใจระหว่างทางด้วย ตัวอย่างเช่นหลังจากตรวจสอบ Gaia แคตตาล็อกพร้อมเครือข่ายประสาทเทียมที่ออกแบบมาเป็นพิเศษทีมนักวิจัยชาวยุโรปเพิ่งตรวจพบดาว hypervelocity ใหม่หกดวงในทางช้างเผือก และหนึ่งในดาวเหล่านี้กำลังเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วจนในที่สุดมันก็อาจจะออกจากกาแลคซีของเรา
การศึกษาของพวกเขา - หัวข้อ“ เครือข่ายประสาทเทียมเพื่อค้นหาดาว Hypervelocity: ผู้สมัครใน Gaia DR1 / TGAS” - เผยแพร่เมื่อเร็ว ๆ นี้ใน ประกาศรายเดือนของสมาคมดาราศาสตร์ มีการนำเสนอเมื่อปลายเดือนที่แล้วที่งานสัปดาห์ดาราศาสตร์ยุโรปและวิทยาศาสตร์อวกาศซึ่งจัดขึ้นระหว่างวันที่ 26 มิถุนายนถึง 30 มิถุนายน ณ กรุงปรากสาธารณรัฐเช็ก
ดาว Hypervelocity นั้นเป็นของหายากและน่าหลงใหล ในขณะที่ดาวทุกดวงในทางช้างเผือกกำลังเคลื่อนที่อย่างคงที่หรือโคจรรอบจุดศูนย์กลางกาแลคซีของเรา แต่ดาวบางดวงก็เร่งความเร็วเป็นความเร็วสูงถึงหลายร้อยกิโลเมตรต่อวินาที ในอดีตนักดาราศาสตร์ได้อนุมานว่าดาวฤกษ์ที่เคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วเหล่านี้เป็นผลมาจากการเผชิญหน้าที่ใกล้ชิดหรือการระเบิดของซุปเปอร์โนวาของสหายที่เป็นตัวเอก
และเมื่อสิบกว่าปีที่แล้วนักดาราศาสตร์เริ่มตระหนักถึงดาวฤกษ์ความเร็วสูงชนิดใหม่ที่เชื่อว่าถูกเร่งขึ้นจากการปฏิสัมพันธ์ที่ผ่านมากับหลุมดำมวลมหาศาล (Sagittarius A *) ซึ่งอยู่ใจกลางกาแลคซีของเรา ดาวเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการศึกษาโครงสร้างโดยรวมของทางช้างเผือกเนื่องจากเป็นสิ่งบ่งบอกถึงประเภทของเหตุการณ์และกองกำลังที่ก่อรูปประวัติศาสตร์
ในฐานะที่เป็น Elena Maria Rossi จาก Leiden University ในเนเธอร์แลนด์และหนึ่งในผู้เขียนร่วมในบทความอธิบายในการแถลงข่าว ESA:
“ดาวฤกษ์เหล่านี้เป็นดาวฤกษ์ที่เดินทางในระยะทางไกลผ่านกาแลคซี แต่สามารถย้อนกลับไปยังแกนกลางของมันได้ - พื้นที่ที่หนาแน่นและถูกบดบังด้วยก๊าซและฝุ่นระหว่างดวงดาวซึ่งโดยปกติจะสังเกตได้ยากมาก - พวกมันให้ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับสนามโน้มถ่วงของ ทางช้างเผือกจากกึ่งกลางสู่รอบนอก“
การค้นหาดาวฤกษ์ดังกล่าวนั้นไม่ใช่เรื่องง่ายส่วนใหญ่เป็นเพราะความเร็วของพวกมันทำให้ยากต่อการมองเห็นในดิสก์ที่กว้างใหญ่และหนาแน่นของทางช้างเผือก เป็นผลให้นักวิทยาศาสตร์พึ่งพาการค้นหาดาวอายุน้อยที่มีมวลมาก (2.5 ถึง 4 เท่าของมวลดวงอาทิตย์) ในประชากรดาราจักรเก่าของกาแลคซี โดยทั่วไปอายุยังน้อยและมวลชนสูงเป็นข้อบ่งชี้ว่าพวกเขาอาจไม่ได้เกิดขึ้นที่นั่น
เมื่อรวมกับการตรวจวัดความเร็วและเส้นทางที่ผ่านมาวิธีนี้ได้ยืนยันการมีอยู่ของดาว hypervelocity ในอดีต อย่างไรก็ตามมีดาว hypervelocity เพียง 20 ดวงที่ถูกพบมาจนถึงปัจจุบันและพวกมันยังอายุน้อยและมีขนาดใหญ่ในธรรมชาติ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าดาวฤกษ์และมวลวัยอื่น ๆ จำนวนมากก็กำลังเร่งผ่านทางช้างเผือก แต่ก่อนหน้านี้ไม่สามารถมองเห็นพวกมันได้
เพื่อแก้ไขปัญหานี้ทีมงานในยุโรป - นำโดย Tomasso Marchetti จาก Leiden University ในเนเธอร์แลนด์เริ่มพิจารณาวิธีการใช้ Gaiaชุดข้อมูลมากมายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการค้นหาดาว hypervelocity เพิ่มเติม หลังจากทดสอบวิธีการต่าง ๆ พวกเขาใช้วิธีโครงข่ายประสาทเทียมคือใช้วิธีการเรียนรู้ของเครื่องเพื่อค้นหาข้อมูลการสำรวจสำมะโนประชากรของดาว Gaia อยู่ในกระบวนการของการรวบรวม
เริ่มในครึ่งแรกของปี 2559 ทีมเริ่มพัฒนาและฝึกอบรมโปรแกรมนี้ให้พร้อมสำหรับการเปิดตัวครั้งแรก Gaia ข้อมูล - ซึ่งเกิดขึ้นไม่กี่เดือนต่อมาเมื่อวันที่ 14 กันยายน 2016 ในฐานะ Tommaso Marchetti นักศึกษาปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยไลเดนอธิบายกระบวนการ:
“ ในที่สุดเราเลือกใช้เครือข่ายประสาทเทียมซึ่งเป็นซอฟต์แวร์ที่ออกแบบมาเพื่อเลียนแบบการทำงานของสมองของเรา หลังจาก "การฝึกอบรม" ที่เหมาะสมแล้วมันสามารถเรียนรู้วิธีจดจำวัตถุหรือรูปแบบบางอย่างในชุดข้อมูลขนาดใหญ่ ในกรณีของเราเราสอนให้สังเกตดาว hypervelocity ในแคตตาล็อกตัวเอกเช่นเดียวกับที่รวบรวมกับ Gaia”
นอกเหนือจากแผนที่ที่มีตำแหน่งมากกว่าหนึ่งพันล้านดวงการปล่อยข้อมูลแรกนี้ยังรวมแคตตาล็อกขนาดเล็กที่มีระยะทางและการเคลื่อนไหวสำหรับสองล้านดวง แคตตาล็อกนี้ - ซึ่งเป็นที่รู้จักกันในชื่อ Tycho-Gaia Astrometric Solution (TGAS) - รวมข้อมูลจากทั้งปีแรกของปี Gaia ภารกิจและข้อมูลจาก Hipparcos ภารกิจและเป็นรสชาติหลักของสิ่งที่มาจาก Gaia
ในวันเปิดตัวแคตตาล็อก Marchetti และทีมของเขาใช้อัลกอริธึมบนดาวสองล้านดวงภายใน TGAS ซึ่งเผยให้เห็นการค้นพบที่น่าสนใจ “ ในเวลาเพียงหนึ่งชั่วโมงสมองประดิษฐ์ได้ลดชุดข้อมูลไปเป็นดาวฤกษ์ความเร็วสูงที่มีศักยภาพ 20,000 ดวงลดขนาดลงเหลือประมาณ 1%” Rossi กล่าว “ การเลือกเพิ่มเติมรวมถึงการวัดเฉพาะที่เหนือความแม่นยำในระยะทางและการเคลื่อนไหวเท่านั้นทำให้ดาวฤกษ์ที่มีตัวเลือกมากถึง 80 ดวง”
จากนั้นทีมงานตรวจสอบรายละเอียดเพิ่มเติม 80 ดาวเหล่านี้และเปรียบเทียบข้อมูลเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของพวกเขากับข้อมูลจากแคตตาล็อกอื่น ๆ จับคู่กับข้อสังเกตเพิ่มเติมในที่สุดพวกเขาก็พบว่ามีดาวหกดวงซึ่งเคลื่อนที่เร็วกว่า 360 กิโลเมตรต่อวินาที ดูเหมือนว่าใครจะเกิน 500 km / s ซึ่งหมายความว่ามันจะไม่ผูกพันกับแรงโน้มถ่วงของทางช้างเผือกของเราอีกต่อไป
แต่บางทีสิ่งสำคัญในการค้นพบนี้ก็คือความจริงที่ว่าดาวเหล่านี้ไม่ได้มีขนาดใหญ่มากเช่นก่อนหน้านี้ 20 ที่ถูกค้นพบและเปรียบเทียบได้กับมวลของดวงอาทิตย์ของเรา นอกจากนี้ดาวฤกษ์ที่ช้ากว่า 5 ดวงน่าจะกลายเป็นจุดสนใจของการศึกษาเนื่องจากนักวิทยาศาสตร์กระตือรือร้นที่จะตรวจสอบสิ่งที่ชะลอตัวลง คำอธิบายหนึ่งที่เป็นไปได้คือการมีปฏิสัมพันธ์กับสสารมืดของกาแลคซีอาจต้องรับผิดชอบ
มากที่สุดเท่าที่ TGAS เป็นเพียงตัวบ่งชี้ต้น ๆ ของข้อมูลที่มีค่าและมีค่ามากมาย Gaia จะให้ในที่สุดการศึกษาครั้งนี้แสดงประเภทของการค้นพบและการวิจัยว่าข้อมูลนี้จะเปิดใช้งาน ด้วยการที่ไม่เพียงแค่ 2 ล้านดวงเท่านั้น แต่ยังเป็นดาวฤกษ์นับพันล้านดวงเพื่อศึกษานักดาราศาสตร์มั่นใจว่าจะเปิดเผยสิ่งใหม่และน่าตื่นเต้นมากมายเกี่ยวกับพลวัตของทางช้างเผือกของเรา
เพื่อจุดประสงค์นี้ Marchetti และทีมของเขากำลังอัพเกรดโปรแกรมเพื่อจัดการชุดข้อมูลที่มีขนาดใหญ่กว่ามากซึ่งมีกำหนดจะเปิดตัวในเดือนเมษายนปี 2561 แคตตาล็อกนี้จะรวมระยะทางและการเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์กว่าพันล้านดวง เซตย่อยเฉพาะ จากนี้ทีมอาจพบว่าดาวที่เคลื่อนไหวเร็วซึ่งถูกบูทออกจากทางช้างเผือกนั้นพบได้บ่อยกว่าที่คิดไว้ก่อนหน้านี้
และอย่าลืมเพลิดเพลินกับวิดีโอนี้ที่แสดงเส้นทางของดาวทั้งหกที่เพิ่งค้นพบเร็ว ๆ นี้ซึ่งได้รับความอนุเคราะห์จาก ESA:
