Астрономи застосували методи машинного навчання для автоматичного пошуку і визначення параметрів груп зірок у п'ятимерному просторі положень і двох проекцій швидкості. У результаті вдалося виділити безліч невідомих раніше структур, у тому числі кілька нитевидних груп, одна з яких відповідає місцевому рукаву Оріона, а інші нагадують залишки структур, що існували в минулому, пишуть автори в препринті на arXiv.org.
Чумацький Шлях - це спіральна галактика діаметром близько 50 кілопарсек, в якій міститься від 100 до 400 мільярдів зірок. Однак багато параметрів нашої галактики ми знаємо гірше, ніж параметри інших галактик, які спостерігаємо здалеку. Це пов'язано насамперед зі спостережливими обмеженнями, оскільки положення всередині об'єкта ускладнює визначення багатьох характеристик.
Прикладом великого прогресу в цій області може бути виявлення карликових галактик-супутників. Якщо відносно недавно ми вважали, що на орбітах навколо Чумацького Шляху знаходиться всього кілька таких об'єктів, то сьогодні їх відомо вже більше 50. Також поступово розкривається і історія: відкриваються всі нові потоки зірок, які зв'язуються з злиттями, що відбулися в минулому, супроводжувалися приливним руйнуванням близько підлетілих карликових галактик.
В основному ці відкриття стали можливі завдяки більш якісним спостереженням на нових інструментах, що дозволяють зафіксувати більш тьмяні джерела. Однак ще однією важливою подією останніх років став запуск космічного телескопа Gaia, який вимірює координати і швидкості безлічі зірок з рекордною точністю. Ці дані дозволяють не тільки встановити наявність об'єктів, а й визначити їх можливу динамічну взаємодію на великих відстанях.
Астрономи з Університету Західного Вашингтона в США Марина Кункель (Marina Kounkel) і Кевін Кові (Kevin Covey) виділили групи світив у даних другого каталогу Gaia DR2 і використовували методи машинного навчання для їх вивчення. Автори працювали в п'ятимерному просторі трьох координат і двох проекцій швидкості, які вимірені з високою точністю. Групи виділялися приблизно з 19 мільйонів зірок на відстані до одного кілопарсека і галактичних широтах не вище 30 градусів методом кластерного аналізу.
В результаті дослідники знайшли приблизно 1900 груп з 300 тисяч зірок, деякі з яких були відомі і раніше, але більшість виявилися новими. Для визначення ключового параметра груп - віку - вчені застосували згорточні нейромережі і метод підбору ізохрон, тобто гладких ліній на діаграмі Герцшпрунга - Рассела, що відповідають зіркам одного віку. Комбінація стандартного методу і машинного навчання дозволила досягти найкращої точності в 77 відсотків.
Нейромережа навчалася на виділених раніше кластерах зірок з відомими параметрами. Однак у цій роботі описується лише 1196 груп, що недостатньо для повноцінної навчальної вибірки. Тому автори додавали до них випадковим чином від 40 до 250 інших зірок, в результаті отримавши 130 тисяч реалізацій кластерів. Незважаючи на те, що багато світил опинялися в багатьох групах, за словами авторів, через випадковість і збільшення кількості це дозволило нейромережі краще навчитися для визначення пов'язаних з віком характристик. Також вибірка була доповнена повністю синтетичними даними про 150 тисячі згенерованих програмою кластерів зірок.
Виявилося, що близько половини груп являє собою лінійні структури, які автори називають нитками. Ці нитки розташовані в площині Галактики, можуть досягати 200 парсек в довжину, не володіють вираженим центром (тобто спочатку сформувалися витягнутими), а також в середньому істотно молодше, ніж відомі скупчення зірок. Автори роблять висновок, що їм вдалося виділити не просто нові зоряні потоки, а новий клас об'єктів.
У розподілі найбільш молодих ниток віком до декількох сотень мільйонів років вдалося виділити чотири потоки, причому нитки зазвичай орієнтовані поперек них. Перший потік, який представлений наймолодшими нитками, збігається з місцевим рукавом Галактики - рукавом Оріона. Однак жоден з решти трьох не відповідає іншим раніше виділеним великим структурам. Автори створили повноцінну інтерактивну візуалізацію виділених структур, доступну на окремому сайті.
Автори роблять припущення, що їм вдалося виявити залишки існуючих у минулому рукавів, які вже неможливо помітити, спостерігаючи хмари газу. Для доведення цієї ідеї знадобиться розширення області пошуку далі одного кілопарсека. Якщо гіпотеза підтвердиться, то це стане важливим аргументом на користь теорій і численних моделювань, в яких спіральний візерунок еволюціонує на масштабі пари обертань галактики, тобто є динамічним процесом, а не постійно існуючим явищем.
Раніше дані телескопа Gaia використовували для визначення моменту поглинання Чумацьким Шляхом галакті- «сосиски». Також астрономи знайшли популяцію розділених зірок-близнюків.