En inblick i vintergatan med GAIA och maskininlärning

 

Bild https://www.esa. Gaia kartlägger Vintergatans stjärnor.

En grupp forskare under ledning från Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP) och Institute of Cosmos Sciences vid University of Barcelona (ICCUB) har använt nya maskininlärningstekniker för att bearbeta data från 217 miljoner stjärnor som observerats under Gaia-uppdraget på ett extremt effektivt sätt vilket öppnar upp spännande möjligheter att kartlägga egenskaper som interstellär extinktion och metallicitet i Vintergatan och till att förstå stjärnpopulationer och strukturen i vår galax.

 Detta är den tredje omgången av den europeiska rymdorganisationen ESA:s rymduppdrag med Gaia där astronomer fått tillgång till förbättrade mätningar för 1,8 miljarder stjärnor vilket ger en enorm mängd data för forskning om Vintergatan. Att analysera en så stor datamängd på ett effektivt sätt innebar utmaningar.

I den nu publicerade studien utforskade forskarna användningen av maskininlärning för att uppskatta viktiga stjärnegenskaper med hjälp av Gaias spektrofotometriska data. Modellen tränades på högkvalitativa data från 8 miljoner stjärnor och uppnådde tillförlitliga förutsägelser med små osäkerheter.

– Den underliggande tekniken, som kallas extreme gradient-boosted trees, gör det möjligt att uppskatta exakta egenskaper hos stjärnor såsom temperatur, kemisk sammansättning och interstellär stoftförmörkelse med oöverträffad effektivitet.

Den utvecklade maskininlärningsmodellen, SHBoost, slutför sina uppgifter, inklusive modellträning och prediktion, inom fyra timmar på en enda GPU – en process som tidigare krävde två veckor och 3000 högpresterande processorer, beskriver Arman Khalatyan från AIP som var huvudförfattare till studien.

De publicerade sina resultat i Astronomy and Astrophysics.

Framtiden får visa vad för resultat man ytterligare kan få fram med denna slags Maskininlärningsmodell så kallade AI (artificiell intelligence) i framtiden.

Den lyckade asteroidjägaren GAIA och dess 3:e datainsamling

 

Tack vare sin unika förmåga att skanna av hela himlen har Gaia gjort ett stort antal viktiga asteroidupptäckter sedan uppskjutningen 2013. I senast  insamlade datan den tredje pekade Gaia exakt ut positionerna och rörelserna hos mer än 150 000 asteroider så exakt att forskarna kunde se och undersöka de asteroider som uppvisar den karakteristiska "vinglingen" som orsakas av störningen från en följeslagare i omloppsbana (samma mekanism som visas för en dubbelstjärna och i ovan fall visar att asteroiden har en måne). Gaia samlade också in data om asteroiders sammansättning och sammanställde den största samlingen någonsin av asteroiders "reflektansspektra" (ljuskurvor som avslöjar ett objekts färg och sammansättning). De mer än 150 000 omloppsbanor som bestämdes i Gaias utgåva 3 förfinades och gjordes 20 gånger mer precisa vilket var en del av det tredje insamlandets uppgift. Ännu fler omloppsbanor runt asteroider kommer att samlas in som en del av Gaias kommande 4 insamling (förväntas bli klar i mitten av 2026).

"Gaia har visat sig vara en enastående asteroidfinnare i arbetet med att avslöja kosmos hemligheter både inom och bortom solsystemet", beskriver Timo Prusti, Project Scientist för Gaia vid ESA. "Detta resultat belyser hur varje offentliggörande av Gaia-data är ett stort steg framåt i datakvalitet och visar detta nya kunskapsinhämtande som möjliggjorts av uppdraget.

" ESA kommer att utforska binära asteroider ytterligare via det kommande Hera-uppdraget vars farkost Hera ska sändas upp senare under 2024. https://www.heramission.space/

Bild https://www.esa.int Gaia upptäcker möjliga månar runt hundratals asteroider.

Astronomer har hittat 1179 tidigare okända stjärnkluster i vår galax.

 

Gaia sköts upp den 19 december 2013. Dess uppdrag är att skapa en exakt tredimensionell karta över mer än tusen miljoner stjärnor i Vintergatan och bortom denna och kartlägga deras rörelser, ljusstyrka, temperatur och sammansättning. Denna enorma stjärnräkning kommer att ge de data som behövs för att ta itu med ett enormt antal viktiga frågor relaterade till vår galax ursprung, struktur och evolutionära historia.

Gaia,  har varit i drift sedan och 2013, släppte nyligen sitt tredje insamlade dataset. Nu har astronomer haft lite tidatt se över materialet. Studier börjar  dyka upp i tidskrifter om vad de fann. Till exempel katalogiserar en forskargrupp från bland annat Guangzhou University mer än 1100 tidigare ej katalogiserade stjärnhopar vilket avsevärt ökar   summan av detta slags strukturer  i Vintergatan.

Det har länge funnits en koppling mellan det uppskattade antalet stjärnhopar  i Vintergatan och deras observerade antal. För ungefär 15 år sedan trodde forskare att det skulle finnas ca 100 000 öppna stjärnhopar i Vintergatan baserat på den kunskap man hade då.

Faktiska observationsbevis för många kluster saknades dock. Gaia, som fokuserar på att katalogisera astronomiska 1,7 miljarder stjärnor i Vintergatan har redan funnit cirka 7000 tidigare okända kluster. Innan den första Gaia-utgåvan var endast 1200 öppna kluster kända. Datarelease två hittade ytterligare 4 000 medan det nu i det tidiga analysarbetet av den tredje datatinsamlingen hittats ytterligare 1600.

De flesta av de tidigare fynden hade  en svaghet - de avsåg främst det centrala galaktiska planet, med en "galaktisk latitud" på mindre än 20 grader. Endast öppna stjärnhopar på det galaktiska huvudplanet är synliga i den datauppsättningen.

Resultat från tredje upplagan flyttar astronomer närmare till att bekräfta teorin om det totala antalet öppna kluster i galaxen. Det finns säkert många fler öppna kluster kvar att hitta  än de nu funna och förhoppningsvis kommer det att behövas  många fler datautgåvor från både Gaia och dess efterföljare för att hjälpa till att hitta dem.

Bild vikipedia av en konstnärs intryck av rymdfarkosten Gaia.

Vissa bergliknande formationer av Vintergatan förbryllar.

Sedan 2013 har det europeiska rymdorganet Gaia haft uppdraget att göra en inventering av Vintergatan med målet att katalogisera mer än 1 000 000 000 stjärnor.



Med hjälp av nya data som släpptes under april 2018 på exakta mätningar av stjärnor katalogiserade ytterligare 550000000 stjärnor. På grund av detta kan astronomer nu visa mer korrekt hur vintergatans form är.
  

För oss amatörer kan natthimlen se ut som ett slumpmässigt stänk av stjärnor. Men astronomers mätningar (vi kan ej se vintergatan utifrån utan enbart konstruera en karta utifrån mätningar av stjärnformationers läge och form utan att se helheten) visar nu att i vissa regioner av vår galax har stjärnorna klumpats ihop i liknande formationer som markformationer på jorden i form av bäckar, vågor, valv och bergåsar.  Tektonisk aktivitet skapar (skapade) jordens former. Men forskarna är inte säkra på vad som skapat liknande stjärnformationer i Vintergatan. 

För min del (min anm.) funderar jag på om vi inte tolkar det vi ser däruppe utifrån vad vi se på jorden. Tänk på att vi ser alla slag av figurer i molnformationer etc. Hjärnan tolkar utefter kända ting vi känner igen.


Teorier finns om att dessa formationer ovan där har skett under påverkan utanför Vintergatan. Men även av effekter inne i Vintergatan. Forskarna fokuserade sig på en serie av åtta åsar i Vintergatan som vikts upp tillsammans med varandra likt en bergskedja.


En teori om vad som skett här är att gas förflyttat en del av Vintergatans stjärnor då en utifrån kommande galax krockade med Vintergatan. Men det är en teori. En teori som skulle kunna besvara en del formationer i Vintergatan.


Men med många stjärnor kvar att katalogisera kan nya frågor och teorier dyka upp.

Något säkert svar finns inte på hur Vintergatans form bildats.


Bild från jorden och vikipedia på berg i Colorado i USA.

En krasch i Vintergatan som resulterade i många nya stjärnor

Ett team av forskare har analyserat data från rymdteleskopet Gaia som upptäckt att en extrem stjärnbildningsexplosion inträffade i Vintergatan för mellan två och tre miljarder år sedan. Processen antas ha resulterat i mer än 50 % av de stjärnor som vi idag ser som disketten av Vintergatan.


Laget där upptäckten gjordes hade som projektledare forskare på Institutet för kosmos och vetenskaper på Barcelonas universitet (ICCUB, UB-IEEC) och Besançon astronomiska observatorie. Studien har publicerats i tidskriften Astronomy & Astrophysics.


I studien beskrivs en kollision mellan vår galax Vintergatan och en annan  ej idag existerande för 2 -3 miljarder år sedan vilkens effekt kan ha orsakat en snabb period av stjärnbildning och skapat över hälften stjärnorna i den Vintergatans diskettform.

Rytmen av stjärnbildning i Vintergatan har som drivkraft gas. Gas som bör minska långsamt och kontinuerligt tills alla befintliga gaser är slut.


 Mer än 400 forskare och ingenjörer från runt om i Europa ingår i konsortiet som ansvarade för förberedelse och godkännande av dessa nu publicerade data. Luri (en av dem)  berättar: ”Deras kollektiva arbete förde det internationella vetenskapliga samfundet till en release som fick oss att tänka på många existerande scenarier till ursprunget och utvecklingen av vår galax”.


Gaias (farkosten har varit i drift däruppe sedan 2013) data har använts till nästan alla områden inom astrofysik – alltifrån senaste upptäckterna av stjärnhopar, nya asteroider, till bekräftandet av stjärnors extragalaktiska ursprung i vår galax och till beräkningen av Vintergatans massa.


Gaia har gett mycket ny kunskap om vår verklighet (min anm).

Bilden är från Vikipedia och visar rymdteleskopet som omtalas ovan Gaia.

Gaia rymdteleskop har upptäckt en bro därute mellan de Meggalanska molnen.

Meggalanska molnen är två satellitgalaxer till Vintergatan. Lilla och Stora Meggalanska molnet.  Utöver dessa finns i närområdet ett stort gasmoln.

Nu har Gaia rymdteleskop  upptäckt att det mellan dessa moln av stjärnor finns en synlig förbindelse av stjärnor. Teleskopet kan till skillnad mot det stationära Hubbleteleskopet ta bilder över fler vinklar och större områden än detta av universum. Det kan även sortera fakta därav  upptäckten.

 Gaias  arbete var att  sortera fram de äldsta stjärnorna i molnen de så kallade RR Lyrae stjärnorna i galaxerna. Pulserande stjärnor vilka ofta finns i klotgalaxer.

Det är en följd av detta sorterande som det hittats en bro mellan de två galaxerna. Troligen kan det vara tidvattenseffekter som har uppstått vid molnens bildande som fått dessa nu gamla första stjärnor att radas upp mellan molnen när ett stort galaxmoln delats upp i två.

1 miljard stjärnor hittills katalogiserade i vår Vintergata. Vad finns däruppe?

ESA Gaia satellit har i dagarna uppnått 1 miljard stjärnor i sin katalogisering av vår Vintergata. Men det är inte ens hälften av antalet som finns i vår galax.

Tänk då på de många miljarder galaxer som finns därute och att var och en av dem ofta innehåller miljarder stjärnor.

Tänk även på att troligen alla av dessa stjärnor har planeter i banor omkring sig.

Hur många möjligheter till liv eller andra otroliga upptäckter finns det då inte att göra däruppe?

Tanken svindlar.