Vatandaş Bilim Adamları ve Sanal Gerçeklik ile Keşfedilen Gezegensel Enkaz Diskleri

Gökbilimcilerin kozmosu incelemek için birçok aracı vardır: teleskoplar, uydular, gezegenler arası uzay aracı ve daha fazlası. Algoritmaların gözden kaçırdığı kalıpları veya sapmaları sıklıkla tespit edebildiğinden, mütevazı insan gözü de bu araç setinin kritik bir parçasıdır. Vizyonumuzun inceleme gücü, son zamanlarda sanal gerçeklik (VR) ve internetin kitle kaynaklı gücü sayesinde birlikte çalışan binlerce göz tarafından desteklendi.

NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi’ndeki araştırmacılar geçtiğimiz günlerde açıkladı keşif tozlu enkaz diskleri ile çevrili 10 yıldızdan – gezegen oluşumunun en erken evrelerinden sonra arta kalan dönen gaz, toz ve kaya kütleleri. VR ve vatandaş bilim adamlarının yardımı ile sağlanan bu sonuç, yakın zamanda şurada yayınlandı: Astrofizik Dergisi. Bulgular gökbilimcilerin gezegen sistemlerinin nasıl inşa edildiğine dair bir zaman çizelgesi oluşturmasına yardımcı olabilir.

Enkaz diskleri Dünyaların hala eski çağlardan gelen döküntülere gömülü olduğu gençlik dönemleri de dahil olmak üzere gezegen oluşumunun çeşitli aşamalarını kapsar. doğumlarının dağınık, kaotik süreçleri. Rağmen astronomlar birkaç tanesini doğrudan görmeyi başardılar., bu genç gezegenlerin çoğu, mevcut teleskopların erişiminin ötesindedir. Bir gezegen sistemi yapmak milyonlarca yıl alır, bu nedenle gözlemcilerin gördüğü her bir enkaz diski, o sistemin hayatındaki bir anın sadece kısa bir görüntüsüdür. Tüm hikayeyi ortaya çıkarmak için, gökbilimciler, bir zaman çizgisinde bir araya getirmek için birden fazla anlık görüntü toplayarak, evrimin farklı aşamalarında disk kaplı birçok gezegen sistemini ararlar.

Enkaz disklerini aramak için, gözlemciler genellikle kızılötesinde özellikle parlak görünen yıldızları arayarak başlarlar; bu anormal parlaklık, tipik olarak, bir yıldızın etrafındaki bir diskteki yıldız ışığıyla ısıtılan toz fazlalığından gelir. NASA’nın kızılötesi teleskopu WISE (Geniş Alan Kızılötesi Araştırma Gezgini) tüm gökyüzünü inceledi ve bazı açılardan şimdiye kadarki en kapsamlı yıldız kızılötesi ölçümleri kataloğunu oluşturdu. Analiz edilecek on binlerce veri noktası ve WISE kataloğunda gizlenmiş birçok enkaz diskiyle, bir bilim adamı ne yapmalı?

“Modern astronominin ne kadar çok büyük veri setlerini samanlıktaki atasözü iğnesi için aramayı gerektirdiğinin harika bir örneği” diyor. Meredith Hughes, çalışmaya dahil olmayan Wesleyan Üniversitesi’nde bir astronom. “Makine öğrenimi algoritmalarıyla bile, bilgisayarları gürültülü kalıpları belirleme ve beklentilerden ince sapmaları fark etme gibi bu karmaşık işi yapacak şekilde eğitmek hala zor, ki bu da yurttaş biliminin kolektif beyin gücünün devreye girdiği yerdir.”

Disk Detective adlı bir proje, WISE görüntülerine bakmak ve bunları diğer astronomik araştırmalardan alınanlarla karşılaştırmak için – boş zamanlarında araştırmalara yardım etmek isteyen sıradan insanlar – vatandaş bilim adamlarını eğitti. SkyMapper Güney Gökyüzü Araştırması, Pan-STARRS araştırması ve İki Mikron Tüm Gökyüzü Anketi (2MASS), her aday yıldızın etrafındaki disklerin varlığını doğrulamak amacıyla. Projenin 2014’te başlamasından bu yana, vatandaş bilim adamları 40.000’den fazla disk buldular – bu, gezegenlerin nasıl oluştuğuna dair 40.000 anlık görüntü.

Bunları bir zaman çizelgesine koymak için, gökbilimcilerin her bir anlık görüntünün nereye ait olduğunu bulmaları gerekiyor. Başka bir deyişle, bilim adamlarının her bir yıldızın yaşını ve enkaz diskini bilmesi gerekiyor. “Yıldızların ve gezegenlerin yaşlarını bildiğimizde, isterseniz onları bebekten ergenliğe ve yetişkinliğe kadar bir sıraya koyabiliriz” diyor. Marc KuchnerNASA astrofizikçisi ve yeni çalışmanın ortak yazarı. “Bu, onların nasıl oluştuğunu ve geliştiğini anlamamızı sağlıyor.”

Herhangi bir önemli kesinlik ile bir yıldızın yaşını saptamak, astronomide herkesin bildiği zor bir problemdir. Bir çözüm, hareketli grup olarak bilinen bir dernekte bir yıldızı kardeşleriyle eşleştirmektir. Yıldızlar genellikle dev bir gaz bulutundan kümeler halinde oluşur, ancak bir zamanlar birbirine yakın olan bu yıldız ailelerinin çoğu yaşlandıkça birbirinden ayrılır ve bireysel üyeleri Samanyolu boyunca yayılır. Araştırmacılar, yıldızların konumlarını ve hızlarını dikkatli bir şekilde ölçerek, geriye doğru izlendiğinde, aynı zamanda ve yerde toplu olarak doğduklarını ortaya çıkaran, belli başlı hareketleri sergileyen yıldızları belirleyebilirler. Gökbilimciler bir gruptaki yıldızların birbiriyle ilişkili olduğunu öğrendikten sonra, yıldızların nasıl büyüyüp geliştiğine dair yerleşik bilgilere dayanarak yaşlarını hesaplamak kolaydır.

Yeni hareketli grup üyeleri bulmak kolay değil. Bunu yapmak için, gökbilimciler geleneksel olarak, karmaşık matematiksel modeller aracılığıyla potansiyel yeni üyeleri işaretleyerek, önceden var olan hareketli grup yıldız listelerini analiz etmeye güveniyorlar. Yeni projenin arkasındaki ekip, farklı ve daha içgüdüsel bir şey denemek istedi: sanal gerçeklik programı yıldızları yakınlaştırmak ve nesnelerin nasıl hareket ettiğine dair daha net, üç boyutlu bir bakış açısı elde etmek.

“Korkacağımı sandım [NASA’s VR scientists] Kuchner, dört milyon yıldızın konumlarını ve hızlarını görselleştirmek istediğimi söylediğimde uzaktaydı” diyor. “Ama kirpik bile kırpmadılar!” Bu sanal yıldız bereketini yaratmak için ekip, aşağıdaki verileri kullandı: Gaia, galaksimizdeki yıldızların konumları ve hızları için mevcut en iyi ölçümleri sağlayan bir Avrupa Uzay Ajansı uydusu. Ortaya çıkan VR simülasyonu aynı zamanda bir tür zaman makinesi olarak da hizmet etti – bir yıldızın ne kadar hızlı ve hangi yönde hareket ettiğini bilmek, Kuchner ve meslektaşlarının hareketini zamanda ileri ve geri izlemesine izin verdi.

Baş araştırma yazarı Susan Higashio, NASA’da misafir araştırmacı olarak görev yaparken, simülasyonun milyonlarca yıldızının etrafında uçmak için bir VR kulaklığı taktı. Bilinen hareket eden gruplarla ilişkili olarak diskli yıldızların nerede olduğunu inceledi ve potansiyel ilişkilerini test etmek için yıldızların zaman içinde ileri ve geri hareketlerini tahmin etti. “VR’de dört milyon yıldızın ortaya çıkması çok heyecan vericiydi, ancak hepsi etrafımda dönmeye başladığında biraz baş döndürücü hissettim” diye hatırlıyor. “Bilimi yürütmenin gerçekten eğlenceli ve etkileşimli bir yoluydu.”

Higashio, Disk Detective’ten 10 enkaz diskini hareketli grup ailelerine kadar takip etti. Ekip daha sonra bu disklerin 18 milyon ile 133 milyon yıl arasında değişen tahmini yaşlarını buldu. Hepsi, yaklaşık 4,5 milyar yıllık ev güneş sistemimizle karşılaştırıldığında son derece gençti. Araştırmacılar ayrıca, en parlak yıldızından sonra Smethells 165 adlı tamamen yeni bir hareketli grup belirlediler. Kuchner, “Ne zaman yeni bir hareketli grup bulsak, bu, yaşlarını daha kesin olarak bildiğimiz yeni bir yıldız grubudur,” diye açıklıyor.

Gökbilimciler ayrıca J0925 lakaplı bir yıldızın etrafında, beklenen gezegen oluşum zaman çizelgesine tam olarak uymayan garip, aşırı bir enkaz diski buldular. Kızılötesinde çok daha parlak – yani daha fazla tozu var – yaşının bir yıldızı için beklenenden. Enkaz diskleri yaşlandıkça, tozlarının bir kısmı yıldızın içine doğru spiraller çizer veya yıldız rüzgarları. Bununla birlikte, J0925, muhtemelen iki protoplanet arasındaki yakın tarihli bir çarpışmadan, yeni ve yeni bir sıcak toz teslimatı almış gibi görünüyor. Hughes, çalışmada ortaya çıkarılan en ilginç nesne olarak bu yıldızı vurguluyor. “Aşırı enkaz diskleri hala biraz gizemli, ancak muhtemelen Dünya’nın ayını oluşturan dev çarpışma sırasında güneş sistemimizin nasıl görüneceğine benziyorlar.”

Disk Detective’in vatandaşlık bilimi çalışmaları hala devam ediyor, şimdi kullanıma yükseltildi Gaia’nın en son veri grubu. Ekip, benzersiz VR yöntemiyle daha fazla hareketli grup üyesi ve yeni disk belirlemeyi umuyor. Çalışmanın birçok vatandaş bilim adamı ortak yazarından biri olan Lisa Stiller, potansiyel gönüllüler için cesaret veriyor. “Bir vatandaş-bilim projesinde yardım etmekten çekinmeyin” diyor. “Seçtiğiniz herhangi bir biçimde veya kendinizi adamayı seçtiğiniz zaman miktarında yardımınıza ihtiyaç duyulacaktır.”

İnternet bağlantısı olan herkes hala katılabilir Disk Dedektifi projesi, deneyim gerekmez. Kuchner, “30.000’den fazla vatandaş bilim adamı katkıda bulundu” diyor. “Disk Dedektifleri hala yüz binlerce WISE görüntüsü üzerinde çalışıyorlar – hala yardımınıza ihtiyacımız var.”

Leave a Reply

Your email address will not be published.