Em 2013, a Agência Espacial Europeia lançou o Gaia nave espacial. Como sucessor do Hipparcos missão, este observatório espacial passou os últimos três anos e meio coletando dados sobre o cosmos. Antes de se aposentar no próximo ano (embora a missão possa ser estendida), essas informações serão usadas para construir o maior e mais preciso mapa astronômico em 3D já criado.
Durante o levantamento do cosmos, Gaia também revelou algumas coisas muito interessantes ao longo do caminho. Por exemplo, depois de examinar o Gaia Com uma rede neural artificial especialmente projetada, uma equipe de pesquisadores europeus detectou recentemente seis novas estrelas de hipervelocidade na Via Láctea. E uma dessas estrelas está se movendo tão rápido que pode eventualmente deixar nossa galáxia.
Seu estudo - intitulado “Uma rede neural artificial para descobrir estrelas de hipervelocidade: candidatos em Gaia DR1 / TGAS” - foi publicado recentemente no Avisos mensais da Royal Astronomical Society. Foi apresentado no final do mês passado na Semana Europeia de Astronomia e Ciência Espacial, que aconteceu de 26 a 30 de junho em Praga, República Tcheca.
Estrelas de hipervelocidade são uma coisa rara e fascinante. Enquanto todas as estrelas da Via Láctea estão em constante movimento, orbitando em torno do centro de nossa galáxia, algumas são aceleradas para velocidades de centenas de quilômetros por segundo. No passado, os astrônomos deduziram que essas estrelas em movimento rápido são o resultado de um encontro estelar próximo ou de uma explosão de supernova de um companheiro estelar.
E há pouco mais de uma década, os astrônomos tomaram conhecimento de uma nova classe de estrelas de alta velocidade que se acredita terem sido aceleradas a partir de interações passadas com o buraco negro supermassivo (Sagitário A *) que fica no centro de nossa galáxia. Essas estrelas são extremamente importantes para o estudo da estrutura geral da Via Láctea, pois são indicativas dos tipos de eventos e forças que moldaram sua história.
Como Elena Maria Rossi, da Universidade de Leiden, na Holanda, e uma das co-autoras do artigo, explicou em um comunicado de imprensa da ESA:
“Essas são estrelas que viajaram grandes distâncias através da galáxia, mas podem ser rastreadas até o seu núcleo - uma área tão densa e obscurecida por gás e poeira interestelar que normalmente é muito difícil de observar - e produzem informações cruciais sobre o campo gravitacional da galáxia. Via Láctea, do centro até a periferia.“
Encontrar essas estrelas não é uma tarefa fácil, principalmente porque sua velocidade as torna extremamente difíceis de localizar no vasto e lotado disco da Via Láctea. Como resultado, os cientistas confiaram em procurar estrelas jovens e massivas (2,5 a 4 massas solares) na antiga população estelar do Galáctico. Basicamente, a pouca idade e a alta massa são indícios de que eles podem não ter se originado lá.
Combinado com medições de suas velocidades e trajetórias passadas, este método confirmou a existência de estrelas hipervelocidades no passado. No entanto, apenas 20 estrelas de hipervelocidade foram vistas até o momento, e todas elas são jovens e de natureza maciça. Os cientistas acreditam que muitas outras estrelas de outras idades e massas também estão sendo aceleradas através da Via Láctea, mas antes eram incapazes de identificá-las.
Para resolver isso, a equipe européia - liderada por Tomasso Marchetti, da Universidade de Leiden, na Holanda - começou a pensar em como usar GaiaÉ um vasto conjunto de dados para otimizar a busca por mais estrelas de hipervelocidade. Após testar vários métodos, eles adotaram a abordagem da rede neural artificial - ou seja, usando um algoritmo de aprendizado de máquina - para pesquisar os dados do censo em estrelas Gaia está em processo de coleta.
A partir do primeiro semestre de 2016, a equipe começou a desenvolver e treinar este programa para estar pronto para o primeiro lançamento do Gaia dados - que ocorreram alguns meses depois em 14 de setembro de 2016. Como Tommaso Marchetti, um estudante de doutorado da Universidade de Leiden, descreveu o processo:
“No final, optamos por usar uma rede neural artificial, que é um software projetado para imitar o funcionamento do cérebro. Após o 'treinamento' adequado, ele pode aprender a reconhecer certos objetos ou padrões em um grande conjunto de dados. No nosso caso, ensinamos a identificar estrelas da hipervelocidade em um catálogo estelar como o compilado com Gaia. ”
Além de um mapa com posições de mais de um bilhão de estrelas, este primeiro lançamento de dados incluiu um catálogo menor com distâncias e movimentos de dois milhões de estrelas. Este catálogo - conhecido como Solução Astrométrica Tycho-Gaia (TGAS) - combinou dados do primeiro ano do Gaia missão e com dados do Hipparcos missão e é essencialmente uma amostra do que virá Gaia.
No dia do lançamento do catálogo, Marchetti e sua equipe executaram seu algoritmo nas duas milhões de estrelas do TGAS, o que revelou algumas descobertas interessantes. "Em apenas uma hora, o cérebro artificial já havia reduzido o conjunto de dados para cerca de 20.000 potenciais estrelas de alta velocidade, reduzindo seu tamanho para cerca de 1%", disse Rossi. "Uma seleção adicional, incluindo apenas medições acima de uma certa precisão na distância e movimento, reduziu isso para 80 estrelas candidatas."
A equipe examinou essas 80 estrelas com mais detalhes e comparou as informações sobre seus movimentos com os dados de outros catálogos. Emparelhados com observações adicionais, eles finalmente encontraram seis estrelas que pareciam se mover mais rápido que 360 km / s. Parecia até ultrapassar 500 km / s, o que significa que não está mais limitado pela gravidade de nossa Via Láctea e acabará por deixá-la completamente.
Mas talvez o aspecto mais significativo desta descoberta seja o fato de que essas estrelas não são particularmente massivas como as 20 anteriores que foram descobertas e eram comparáveis em massa ao nosso Sol. Além disso, é provável que as cinco estrelas mais lentas se tornem um ponto focal de estudo, pois os cientistas estão ansiosos para determinar o que os atrasou. Uma explicação possível é que a interação com a matéria escura da galáxia pode ter sido responsável.
Por mais que o TGAS tenha sido apenas uma indicação precoce dos vastos e valiosos dados Gaia eventualmente, este estudo mostra os tipos de descobertas e pesquisas que esses dados permitirão. Com não apenas 2 milhões, mas um bilhão de estrelas para estudar, os astrônomos certamente revelarão muitas coisas novas e emocionantes sobre a dinâmica de nossa Via Láctea e os tipos de forças que a moldaram.
Para esse propósito, Marchetti e sua equipe estão atualizando seu programa para lidar com um conjunto de dados muito maior, que está programado para ser lançado em abril de 2018. Este catálogo incluirá distância e movimentos para mais de um bilhão de estrelas, bem como velocidades para um subconjunto específico. Com isso, a equipe pode descobrir que estrelas em movimento rápido que estão sendo expulsas da Via Láctea são muito mais comuns do que se pensava anteriormente.
E não deixe de aproveitar este vídeo que mostra os caminhos dessas seis estrelas velozes recém-descobertas, cortesia da ESA:
