Pada 2013, Badan Antariksa Eropa meluncurkan Gaia pesawat ruang angkasa. Sebagai penerus Kuda nil Misi, observatorium luar angkasa ini telah menghabiskan tiga setengah tahun terakhir mengumpulkan data tentang kosmos. Sebelum pensiun tahun depan (meskipun misi dapat diperpanjang), informasi ini akan digunakan untuk membuat peta astronomi 3D terbesar dan paling tepat yang pernah dibuat.
Dalam perjalanan survei kosmos, Gaia juga telah mengungkapkan beberapa hal yang sangat menarik di sepanjang jalan. Misalnya, setelah memeriksa Gaia katalog dengan jaringan saraf tiruan yang dirancang khusus, tim peneliti Eropa baru-baru ini mendeteksi enam bintang hypervelocity baru di Bima Sakti. Dan salah satu dari bintang-bintang ini bergerak sangat cepat sehingga pada akhirnya dapat meninggalkan galaksi kita.
Studi mereka - berjudul "Jaringan Syaraf Tiruan untuk Menemukan Bintang Hypervelocity: Calon di Gaia DR1 / TGAS" - baru-baru ini diterbitkan di Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society. Itu disajikan akhir bulan lalu di Pekan Eropa Astronomi dan Ilmu Antariksa, yang diadakan dari 26 Juni hingga 30 Juni di Praha, Republik Ceko.
Bintang hypervelocity adalah hal yang langka dan menarik. Sementara semua bintang di Bima Sakti bergerak konstan, mengorbit di sekitar pusat galaksi kita, beberapa di antaranya dipercepat hingga kecepatan hingga ratusan kilometer per detik. Di masa lalu, para astronom menyimpulkan bahwa bintang-bintang yang bergerak cepat ini adalah hasil dari perjumpaan bintang yang dekat atau ledakan supernova dari seorang rekan bintang.
Dan sedikit lebih dari satu dekade yang lalu, para astronom menjadi sadar akan kelas baru bintang-bintang berkecepatan tinggi yang diyakini telah dipercepat dari interaksi masa lalu dengan lubang hitam supermasif (Sagittarius A *) yang berada di pusat galaksi kita. Bintang-bintang ini sangat penting untuk mempelajari struktur keseluruhan Bimasakti, karena mereka menunjukkan jenis peristiwa dan kekuatan yang telah membentuk sejarahnya.
Seperti Elena Maria Rossi, dari Leiden University di Belanda dan salah satu penulis bersama di kertas, menjelaskan dalam siaran pers ESA:
“Ini adalah bintang-bintang yang telah menempuh jarak yang sangat jauh melalui Galaksi tetapi dapat ditelusuri kembali ke intinya - sebuah area yang sangat padat dan tertutup oleh gas dan debu antarbintang sehingga biasanya sangat sulit untuk diamati - sehingga mereka menghasilkan informasi penting tentang medan gravitasi Bima Sakti dari pusat ke pinggirannya.“
Menemukan bintang seperti itu bukanlah tugas yang mudah, terutama karena kecepatannya membuat mereka sangat sulit dikenali di cakram Bimasakti yang luas dan padat. Akibatnya, para ilmuwan mengandalkan pencarian bintang muda yang masif (2,5 hingga 4 massa Matahari) dalam populasi bintang tua Galactic. Pada dasarnya, usia mereka yang muda dan massa yang tinggi adalah indikasi bahwa mereka mungkin tidak berasal dari sana.
Dikombinasikan dengan pengukuran kecepatan dan lintasan mereka di masa lalu, metode ini telah mengkonfirmasi keberadaan bintang-bintang dengan tingkat hypervelocity di masa lalu. Namun, hanya 20 bintang hipervelocity yang terlihat hingga saat ini, dan mereka semua masih muda dan masif. Para ilmuwan percaya bahwa lebih banyak bintang dari zaman dan massa lain juga dipercepat melalui Bima Sakti, tetapi sebelumnya tidak dapat menemukannya.
Untuk mengatasi ini, tim Eropa - yang dipimpin oleh Tomasso Marchetti dari Universitas Leiden di Belanda - mulai mempertimbangkan cara menggunakan GaiaDataset yang luas untuk mengoptimalkan pencarian bintang dengan tingkat lebih tinggi. Setelah menguji berbagai metode, mereka mengadopsi pendekatan jaringan syaraf tiruan - yaitu menggunakan algoritma pembelajaran mesin - untuk mencari melalui data sensus bintang Gaia sedang dalam proses pengumpulan.
Dimulai pada paruh pertama 2016, tim mulai mengembangkan dan melatih program ini untuk siap untuk rilis pertama Gaia data - yang terjadi beberapa bulan kemudian pada 14 September 2016. Seperti Tommaso Marchetti, seorang mahasiswa PhD di Universitas Leiden, menggambarkan proses:
“Pada akhirnya, kami memilih untuk menggunakan jaringan saraf tiruan, yang merupakan perangkat lunak yang dirancang untuk meniru cara kerja otak kita. Setelah 'pelatihan' yang tepat, ia dapat mempelajari cara mengenali objek atau pola tertentu dalam dataset besar. Dalam kasus kami, kami mengajarkannya untuk melihat bintang-bintang hypervelocity dalam katalog bintang seperti yang dikompilasi dengan Gaia. "
Selain peta dengan posisi lebih dari satu miliar bintang, rilis data pertama ini mencakup katalog yang lebih kecil dengan jarak dan gerakan untuk dua juta bintang. Katalog ini - yang dikenal sebagai Tycho-Gaia Astrometric Solution (TGAS) - menggabungkan data dari kedua tahun pertama Gaia misi dan dengan data dari Kuda nil misi, dan pada dasarnya adalah rasa dari apa yang datang Gaia.
Pada hari rilis katalog, Marchetti dan timnya menjalankan algoritme mereka pada dua juta bintang dalam TGAS, yang mengungkapkan beberapa temuan menarik. "Hanya dalam satu jam, otak buatan telah mengurangi dataset menjadi sekitar 20.000 bintang berkecepatan tinggi yang potensial, mengurangi ukurannya menjadi sekitar 1%," kata Rossi. "Pilihan lebih lanjut termasuk hanya pengukuran di atas presisi tertentu dalam jarak dan gerakan membawa ini ke 80 kandidat bintang."
Tim kemudian memeriksa 80 bintang ini secara lebih rinci, dan membandingkan informasi tentang gerakan mereka dengan data dari katalog lain. Dipasangkan dengan pengamatan tambahan, mereka akhirnya menemukan enam bintang yang tampaknya bergerak lebih cepat dari 360 km / s. Satu bahkan tampak melebihi 500 km / s, yang berarti tidak lagi terikat oleh gravitasi Bima Sakti kita dan pada akhirnya akan meninggalkannya sama sekali.
Tetapi mungkin aspek terpenting dari penemuan ini adalah fakta bahwa bintang-bintang ini tidak terlalu masif seperti 20 sebelumnya yang telah ditemukan, dan dapat diperbandingkan secara massal dengan Matahari kita. Selain itu, 5 bintang yang lebih lambat cenderung menjadi titik fokus penelitian, karena para ilmuwan ingin menentukan apa yang memperlambat mereka. Satu penjelasan yang mungkin adalah bahwa interaksi dengan materi gelap galaksi mungkin bertanggung jawab.
Sebanyak TGAS hanyalah indikasi awal dari data yang luas dan berharga Gaia pada akhirnya akan menyediakan, penelitian ini menampilkan jenis-jenis penemuan dan penelitian yang dimungkinkan oleh data ini. Dengan tidak hanya 2 juta, tetapi satu miliar bintang untuk dipelajari, para astronom yakin akan mengungkapkan banyak hal baru dan menarik tentang dinamika Bimasakti kita dan jenis-jenis kekuatan yang membentuknya.
Untuk tujuan ini, Marchetti dan timnya sedang meningkatkan program mereka untuk menangani kumpulan data yang jauh lebih besar, yang dijadwalkan akan dirilis pada bulan April 2018. Katalog ini akan mencakup jarak dan gerakan untuk lebih dari satu miliar bintang, serta kecepatan untuk sebuah bagian tertentu. Dari sini, tim dapat menemukan bahwa bintang-bintang yang bergerak cepat yang dikeluarkan dari Bima Sakti jauh lebih umum daripada yang diperkirakan sebelumnya.
Dan pastikan untuk menikmati video ini yang menunjukkan jalur keenam bintang yang bergerak cepat yang baru ditemukan ini, milik ESA:
