En 2013, l'Agence spatiale européenne a lancé le Gaia vaisseau spatial. En tant que successeur du Hipparcos mission, cet observatoire spatial a passé les trois dernières années et demie à recueillir des données sur le cosmos. Avant sa retraite l'année prochaine (bien que la mission puisse être prolongée), ces informations seront utilisées pour construire la carte astronomique 3D la plus grande et la plus précise jamais créée.
Au cours de l'étude du cosmos, Gaia a également révélé des choses très intéressantes en cours de route. Par exemple, après avoir examiné la Gaia avec un réseau de neurones artificiels spécialement conçu, une équipe de chercheurs européens a récemment détecté six nouvelles étoiles à hypervitesse dans la Voie lactée. Et l'une de ces étoiles se déplace si vite qu'elle pourrait éventuellement quitter notre galaxie.
Leur étude - intitulée «Un réseau de neurones artificiels pour découvrir les étoiles à hypervitesse: les candidats de Gaia DR1 / TGAS» - a récemment été publiée dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society. Il a été présenté à la fin du mois dernier lors de la Semaine européenne de l'astronomie et des sciences spatiales, qui s'est tenue du 26 au 30 juin à Prague, en République tchèque.
Les étoiles à hypervitesse sont une chose rare et fascinante. Alors que toutes les étoiles de la Voie lactée sont en mouvement constant, en orbite autour du centre de notre galaxie, certaines sont accélérées à des vitesses pouvant atteindre des centaines de kilomètres par seconde. Dans le passé, les astronomes ont déduit que ces étoiles se déplaçant rapidement sont le résultat d'une rencontre stellaire rapprochée ou d'une explosion de supernova d'un compagnon stellaire.
Et il y a un peu plus d'une décennie, les astronomes ont découvert une nouvelle classe d'étoiles à grande vitesse qui auraient été accélérées par les interactions passées avec le trou noir supermassif (Sagittaire A *) qui se trouve au centre de notre galaxie. Ces étoiles sont extrêmement importantes pour l'étude de la structure globale de la Voie lactée, car elles sont révélatrices des types d'événements et de forces qui ont façonné son histoire.
Comme l'explique Elena Maria Rossi, de l'Université de Leiden aux Pays-Bas et l'un des co-auteurs du document, dans un communiqué de presse de l'ESA:
“Ce sont des étoiles qui ont parcouru de grandes distances à travers la Galaxie mais qui peuvent être retracées jusqu'à son noyau - une zone si dense et obscurcie par les gaz interstellaires et la poussière qu'il est normalement très difficile à observer - donc elles fournissent des informations cruciales sur le champ gravitationnel de la Voie lactée du centre à sa périphérie.“
Trouver de telles étoiles n'est pas une tâche facile, principalement parce que leur vitesse les rend extrêmement difficiles à repérer dans le disque vaste et encombré de la Voie lactée. En conséquence, les scientifiques se sont appuyés sur la recherche de jeunes étoiles massives (2,5 à 4 masses solaires) dans l'ancienne population stellaire du Galactique. Fondamentalement, leur jeune âge et leur masse élevée indiquent qu'ils pourraient ne pas y être originaires.
Combinée à des mesures de leurs vitesses et trajets passés, cette méthode a confirmé l'existence d'étoiles à hypervitesse dans le passé. Cependant, à ce jour, seules 20 étoiles à hypervitesse ont été repérées, et elles étaient toutes jeunes et massives. Les scientifiques pensent que de nombreuses autres étoiles d'autres âges et masses sont également accélérées à travers la Voie lactée, mais étaient auparavant incapables de les repérer.
Pour y remédier, l'équipe européenne - dirigée par Tomasso Marchetti de l'Université de Leiden aux Pays-Bas - a commencé à réfléchir à l'utilisation GaiaVaste ensemble de données pour optimiser la recherche d’étoiles à plus grande hypervitesse. Après avoir testé diverses méthodes, ils ont adopté l'approche du réseau neuronal artificiel - c'est-à-dire en utilisant un algorithme d'apprentissage automatique - pour rechercher dans les données du recensement des étoiles Gaia est en train de se rassembler.
À partir du premier semestre 2016, l'équipe a commencé à développer et à former ce programme afin qu'il soit prêt pour la première version de Gaia données - qui se sont produites quelques mois plus tard le 14 septembre 2016. Comme Tommaso Marchetti, un étudiant au doctorat à l'Université de Leiden, a décrit le processus:
«Au final, nous avons choisi d'utiliser un réseau neuronal artificiel, un logiciel conçu pour imiter le fonctionnement de notre cerveau. Après une «formation» appropriée, il peut apprendre à reconnaître certains objets ou modèles dans un énorme ensemble de données. Dans notre cas, nous lui avons appris à repérer les étoiles à hypervitesse dans un catalogue stellaire comme celui compilé avec Gaia. »
En plus d'une carte avec les positions de plus d'un milliard d'étoiles, cette première publication de données comprenait un catalogue plus petit avec les distances et les mouvements de deux millions d'étoiles. Ce catalogue - connu sous le nom de solution astrométrique de Tycho-Gaia (TGAS) - a combiné les données de la première année du Gaia mission et avec les données de la Hipparcos mission, et est essentiellement un avant-goût de ce qui Gaia.
Le jour de la sortie du catalogue, Marchetti et son équipe ont exécuté leur algorithme sur les deux millions d'étoiles du TGAS, ce qui a révélé quelques découvertes intéressantes. "En seulement une heure, le cerveau artificiel avait déjà réduit l'ensemble de données à quelque 20 000 étoiles potentielles à grande vitesse, réduisant sa taille à environ 1%", a déclaré Rossi. "Une autre sélection comprenant uniquement des mesures supérieures à une certaine précision de distance et de mouvement a ramené ce nombre à 80 étoiles candidates."
L'équipe a ensuite examiné ces 80 étoiles plus en détail et comparé les informations sur leurs mouvements aux données d'autres catalogues. Associés à des observations supplémentaires, ils ont finalement trouvé six étoiles qui semblaient se déplacer plus rapidement que 360 km / s. L'un d'eux semblait même dépasser 500 km / s, ce qui signifie qu'il n'est plus lié par la gravité de notre Voie lactée et le quittera finalement.
Mais l'aspect le plus significatif de cette découverte est peut-être le fait que ces étoiles ne sont pas particulièrement massives comme les 20 précédentes qui avaient été découvertes et étaient comparables en masse à notre Soleil. De plus, les 5 étoiles plus lentes deviendront probablement un point focal d'étude, car les scientifiques sont impatients de déterminer ce qui les a ralenties. Une explication possible est que l'interaction avec la matière noire de la galaxie aurait pu être responsable.
Tout comme le TGAS n'a été qu'une indication précoce des vastes et précieuses données Gaia fournira éventuellement, cette étude présente les types de découvertes et de recherches que ces données permettront. Avec pas seulement 2 millions, mais un milliard d'étoiles à étudier, les astronomes sont sûrs de révéler de nombreuses choses nouvelles et passionnantes sur la dynamique de notre Voie lactée et les types de forces qui l'ont façonnée.
À cette fin, Marchetti et son équipe améliorent leur programme pour gérer l'ensemble de données beaucoup plus volumineux, qui devrait être publié en avril 2018. Ce catalogue comprendra la distance et les mouvements pour plus d'un milliard d'étoiles, ainsi que les vitesses pour un sous-ensemble spécifique. D'après cela, l'équipe peut constater que les étoiles en mouvement rapide qui sont chassées de la Voie lactée sont beaucoup plus courantes qu'on ne le pensait auparavant.
Et assurez-vous de profiter de cette vidéo qui montre les chemins de ces six étoiles en mouvement rapide nouvellement découvertes, gracieuseté de l'ESA:
