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    El cerebro artificial ayuda a Gaia a atrapar estrellas veloces

    Estrellas acelerando por la galaxia. Crédito:ESA, CC BY-SA 3.0 OIG

    Con la ayuda de un software que imita un cerebro humano, El satélite Gaia de la ESA detectó seis estrellas que se desplazaban a gran velocidad desde el centro de nuestra galaxia hasta sus afueras. Esto podría proporcionar información clave sobre algunas de las regiones más oscuras de la Vía Láctea.

    Nuestro hogar galáctico la vía Láctea, alberga más de cien mil millones de estrellas, todos mantenidos juntos por gravedad. La mayoría están ubicadas en una estructura aplanada, el disco galáctico, con un bulto en su centro, mientras que las estrellas restantes se distribuyen en un halo esférico más amplio que se extiende a unos 650 000 años luz del centro.

    Las estrellas no están inmóviles en la galaxia, sino que se mueven alrededor de su centro con una variedad de velocidades dependiendo de su ubicación, por ejemplo, el sol orbita a unos 220 km / s, mientras que la media en el halo es de unos 150 km / s.

    De vez en cuando, algunas estrellas superan estas velocidades ya bastante impresionantes.

    Algunos son acelerados por un encuentro estelar cercano o la explosión de supernova de un compañero estelar, resultando en estrellas fuera de control con velocidades de unos pocos cientos de km / s por encima de la media.

    Hace poco más de una década se descubrió una nueva clase de estrellas de alta velocidad. Atravesando la galaxia a varios cientos de km / s, son el resultado de interacciones pasadas con el agujero negro supermasivo que se encuentra en el centro de la Vía Láctea y, con una masa de cuatro millones de soles, gobierna las órbitas de las estrellas en su vecindad.

    "Estas estrellas de hipervelocidad son extremadamente importantes para estudiar la estructura general de nuestra Vía Láctea, "dice Elena Maria Rossi de la Universidad de Leiden en los Países Bajos, quien presentó el descubrimiento de Gaia de seis nuevas estrellas de este tipo hoy en la Semana Europea de Astronomía y Ciencias Espaciales en Praga, República Checa.

    "Estas son estrellas que han viajado grandes distancias a través de la galaxia, pero que pueden rastrearse 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 ".

    Desafortunadamente, Las estrellas de rápido movimiento son extremadamente difíciles de encontrar en el pajar estelar de la Vía Láctea, ya que los estudios actuales muestran la velocidad de unos pocos cientos de miles de estrellas como máximo.

    Para encontrarlos los científicos han estado buscando jóvenes, estrellas masivas que se destacarían como intrusas en la antigua población estelar del halo galáctico. Regalado por su edad fuera de lugar, Es probable que estas estrellas hayan recibido una patada extra para alcanzar el halo. Otras mediciones de sus velocidades y estimaciones de sus trayectorias pasadas pueden confirmar si realmente son estrellas de hipervelocidad que fueron empujadas lejos del centro de la Vía Láctea.

    Crédito:ESA / Gaia / DPAC

    Hasta aquí, sólo se han detectado 20 estrellas de este tipo. Debido a la selección específica de este método, todas son estrellas jóvenes con una masa de 2,5 a 4 veces la del sol. Sin embargo, Los científicos creen que muchas más estrellas de otras edades o masas están atravesando la galaxia, pero siguen sin ser reveladas por este tipo de búsqueda.

    El censo de mil millones de estrellas que está realizando Gaia ofrece una oportunidad única, así que Elena y sus colaboradores empezaron a preguntarse cómo utilizar un conjunto de datos tan vasto para optimizar la búsqueda de estrellas en rápido movimiento.

    Después de probar varios métodos, recurrieron al software a través del cual la computadora aprende de la experiencia anterior.

    "En el final, optamos por utilizar una red neuronal artificial, que es un software diseñado para imitar cómo funciona nuestro cerebro, "explica Tommaso Marchetti, Estudiante de doctorado en la Universidad de Leiden y autor principal del artículo que describe los resultados publicados en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

    "Después de un 'entrenamiento' adecuado, puede aprender a reconocer ciertos objetos o patrones en un enorme conjunto de datos. En nuestro caso, le enseñamos a detectar estrellas de hipervelocidad en un catálogo estelar como el compilado con Gaia ".

    Como parte del proyecto de investigación de Elena para estudiar estas estrellas, el equipo comenzó a desarrollar y capacitar este programa en el primer semestre de 2016, para estar listos para la primera publicación de datos de Gaia unos meses después, el 14 de septiembre.

    Además de un mapa de más de mil millones de posiciones estelares, este primer lanzamiento incluyó un catálogo más pequeño con distancias y movimientos de dos millones de estrellas, combinando las observaciones del primer año de Gaia con las de la misión Hipparcos de la ESA, que trazó el cielo hace más de dos décadas. Conocida como la solución astrométrica Tycho – Gaia, o TGAS, este recurso es una muestra de catálogos futuros que se basarán únicamente en datos de Gaia.

    "El día de la publicación de los datos, ejecutamos nuestro nuevo algoritmo en los dos millones de estrellas de TGAS, "dice Elena.

    "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%.

    "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".

    El primer mapa del cielo de Gaia. Crédito:ESA / Gaia / DPAC. Agradecimiento:A. Moitinho &M. Barros (CENTRA - Universidad de Lisboa), en nombre de DPAC

    El equipo examinó estas 80 estrellas con más detalle. Dado que en los datos TGAS solo se incluye información sobre el movimiento de la estrella a través del cielo, tuvieron que encontrar pistas adicionales para inferir su velocidad, mirando catálogos estelares anteriores o realizando nuevas observaciones.

    "Combinando todos estos datos, encontramos que seis estrellas se remontan al Centro galáctico, todos con velocidades superiores a 360 km / s, "dice Tommaso.

    Más importante, los científicos lograron sondear una población diferente de las 20 estrellas que ya se conocían:todas las estrellas recién identificadas tienen masas más bajas, similar a la masa de nuestro sol.

    Una de las seis estrellas parece estar acelerando tan rápido, a más de 500 km / s, que ya no está atado por la gravedad de la galaxia y eventualmente se irá. Pero el otro estrellas ligeramente más lentas, son quizás aún más fascinantes, Dado que los científicos están ansiosos por saber qué los retrasó, la materia oscura invisible que se cree que impregna la Vía Láctea también podría haber jugado un papel.

    Si bien el nuevo programa se optimizó para buscar estrellas que se aceleraran en el centro de la galaxia, También identificó cinco de las estrellas fugitivas más tradicionales, que deben sus altas velocidades a encuentros estelares en otros lugares de la Vía Láctea.

    "Este resultado muestra el gran potencial de Gaia abriendo nuevas vías para investigar la estructura y dinámica de nuestra galaxia, "dice Anthony Brown de la Universidad de Leiden, coautor del estudio y presidente del Consorcio de Análisis y Procesamiento de Datos de Gaia.

    Los científicos esperan poder utilizar los datos del próximo lanzamiento de Gaia, que está previsto para abril de 2018 e incluirá distancias y movimientos en el cielo de más de mil millones de estrellas, así como las velocidades de un subconjunto.

    Lidiando con mil millones de estrellas, en lugar de los dos millones explorados hasta ahora, es un desafío enorme, por lo que el equipo está ocupado actualizando su programa para manejar un catálogo tan grande y para descubrir las muchas estrellas veloces que estarán al acecho en los datos.

    "La gran cantidad de estrellas exploradas por Gaia es una oportunidad emocionante pero también desafiante para los astrónomos, y nos alegra ver que están aceptando felizmente el desafío, "dice Timo Prusti, Científico del proyecto Gaia en la ESA.


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