Az elmúlt években egyre több és több napenergia nélküli bolygó fedezhető fel. A dolgok érdekesebbé tétele érdekében a módszertani és technológiai fejlesztések lehetővé teszik, hogy több bolygót fedezzenek fel az egyes rendszerekben. Fontolja meg a hét bolygó rendszerének a közelmúltban tett bejelentését a vörös törpe csillag körül, a TRAPPIST-1 néven. Abban az időben ez a felfedezés rekordot hozott az egyetlen csillag körül keringő exoplanetek számára.
Nos, mozgassa a TRAPPIST-1 fölött! A Kepler Űrtávcső és a gépi tanulásnak köszönhetően a Google AI és a Harvard-Smithsonian Astrofizikai Központ (CfA) csapata nemrég felfedezte a nyolcadik bolygót a Kepler-90 távoli csillagrendszerében. A Kepler -90i néven e bolygó felfedezését a Google algoritmusok tették lehetővé, amelyek a Kepler küldetési adatainak gyenge tranzitjelet mutattak ki.
A megállapításokat leíró, az „Exoplanetek azonosítása mély tanulással: Öt bolygó rezonáns láncja a Kepler-80 körül és egy nyolc bolygó a Kepler-90 körül” című, nemrégiben megjelent online, és elfogadásra került a A csillagászati folyóirat. A kutatócsoport Christopher Shallue-ból, a Google AI-ből és Andrew Vanderburgból állt a Texasi Egyetemen és a CfA-ban.
A Kepler-90, egy Napszerű csillag, körülbelül 2545 fényévnyire van a Földtől, a Draco csillagképben. Mint már említésre került, a korábbi felmérések szerint hét bolygó létezik a csillag körül, a szárazföldi (más néven sziklás) bolygók és a gáz óriások kombinációja. Miután a Kepler adatainak átkutatására létrehozott Google algoritmust felhasználta, a kutatócsoport megerősítette, hogy egy másik, közelebb keringő bolygó jele rejlik az adatokban.
A Kepler-misszió a tranzit módszerre (más néven: tranzit fotometria) támaszkodik, hogy felismerje a bolygók jelenlétét a világosabb csillagok körül. Ez a csillagok megfigyelését jelenti a periodikus fényerősség-csökkenés szempontjából, amelyek azt jelzik, hogy egy bolygó a csillag előtt halad (azaz áthalad) a megfigyelőhöz képest. Tanulmányaik érdekében Shallue és Vanderburg kiképzett egy számítógépet, hogy olvassa el a Kepler által rögzített fénygörbéket és meghatározza a tranzitok jelenlétét.
Ez a mesterséges „ideghálózat” átszitálta a Kepler adatait, és gyenge tranzitjeleket talált, amelyek jelezték egy korábban hiányzott bolygó jelenlétét a Kepler-90 körül. Ez a felfedezés nemcsak azt jelezte, hogy ez a rendszer nagyon hasonlít a miénkre, hanem megerősíti azt is, hogy mennyire fontos a mesterséges intelligencia felhasználása az archiválási adatok bányászására. Míg a gépi tanulást már korábban Kepler adatainak keresésére használták, ez a kutatás azt mutatja, hogy most még a leggyengébb jeleket is meg lehet ismerni.
Ahogyan Paul Hertz, a NASA washingtoni Asztrofizikai Osztályának igazgatója mondta a NASA nemrégiben kiadott sajtóközleményében:
„Ahogy vártuk, vannak olyan izgalmas felfedezések, amelyek az archivált Kepler-adatainkban rejlik, és várják, hogy a megfelelő eszköz vagy technológia feltárja azokat. Ez a megállapítás azt mutatja, hogy adataink kincslemez lesz az innovatív kutatók számára az elkövetkező években. ”
Ez az újonnan felfedezett bolygó, Kepler-90i néven ismert, egy olyan sziklás bolygó, amely méretéhez hasonló a Földdel (1,32 ± 0,21 Föld sugara), és 14,4 napos periódusban kering a csillagán. Mivel a csillag közvetlen közelében van, úgy gondolják, hogy ezen a bolygón 709 K (436 ° C; 817 ° F) szélsőséges hőmérsékleti hőmérsékleteket tapasztalhat - ezáltal forróbb lehet, mint a Merkúr napi 700 K (427 ° C; 800 ° F) magas hőmérséklete.
A Google kutatócsoportjának, a Google AI vezető szoftvermérnökeként, Shallue arra az ötletre jutott, hogy neurális hálózatot alkalmazzon a Kepler-adatokra, miután megtanulta, hogy a csillagászat (hasonlóan más tudományágakhoz) gyorsan „nagy adatok” problémává válik. Az adatgyűjtés technológiájának fejlődésével a tudósok elárasztják magukat az egyre növekvő méretű és összetettségű adatkészletekkel. Amint Shallue kifejtette:
„Szabadidőmben elkezdem keresni az„ expo bolygók keresése nagy adathalmazokkal ”kifejezést, és megtudtam a Kepler küldetéséről és a rendelkezésre álló hatalmas adatkészletről. A gépi tanulás olyan helyzetekben világít, amikor annyi adat van, hogy az emberek nem tudják megkeresni maguk számára. "
A Kepler-misszió az első négy működési évében olyan adatkészletet halmozott fel, amely 35 000 lehetséges bolygó tranzitjelből állt. A múltban az automatizált teszteket és néha szemrevételezéssel ellenőrizték az adatok legígéretesebb jeleit. A leggyengébb jeleket azonban ezekkel a módszerekkel gyakran elmulasztották, több tucat vagy akár több száz bolygót hagyva figyelmen kívül.
Annak javulására törekedve, Shallue összegyűjtötte Andrew Vanderburgh-t - a Nemzeti Tudományos Alapítvány diplomás kutatóját és a NASA Sagan munkatársát -, hogy megvizsgálja, vajon a gépi tanulás képes-e az adatokat bányászni és további jeleket eredményezni. Az első lépés egy neurális hálózat képzése volt, amely a Kepler exoplanet katalógusából korábban 15 000 korábban ellenőrzött jelkészlet felhasználásával azonosította a tranzit exoplanetákat.
A tesztkészletben az idegi hálózat 96% -os pontossággal helyesen azonosította a valódi bolygót és az álpozíciókat. Bemutatva, hogy képes felismerni a tranzitjeleket, a csoport ezután irányította idegi hálózatát, hogy keressen gyengébb jeleket 670 csillagrendszerben, amelyeknek már több ismert bolygója volt. Ide tartoztak a Kepler-80, amelynek öt korábban ismert bolygó volt, és a Kepler-90, amelynek hét volt. Amint Vanderburg jelezte:
„Rengeteg hamis pozitív eredményt kapott a bolygókról, de potenciálisan valódi bolygókról is. Olyan ez, mint sziklákon szitálva ékszereket keresni. Ha finomabb szita van, akkor több sziklát fog elkapni, de előfordulhat, hogy több ékszert is fogsz. "
A Kepler-80 hatodik bolygója Kepler-80g néven ismert, egy Föld méretű bolygó, amely rezonáns láncban van öt szomszédos bolygójával. Ez akkor fordul elő, amikor a bolygók kölcsönös gravitációja révén rendkívül stabil rendszerbe vannak rögzítve, hasonlóan ahhoz, amit a TRAPPIST-1 hét bolygó tapasztal. A Kepler-90i, másrészt, egy Föld méretű bolygó, amely higanyszerű körülményeket él és kering a 90b és 90c területeken kívül.
A jövőben Shallue és Vanderburg azt tervezi, hogy idegi hálózatát alkalmazza a Kepler több mint 150 000 csillagot tartalmazó teljes archívumába. Ezen a hatalmas adatkészleten belül valószínűleg sokkal több bolygó bukik el, és valószínűleg idéznek a már felmérés alatt álló több bolygóbeli rendszerekben. Ebben a tekintetben a Kepler küldetés (amely már felbecsülhetetlen az exoplanet kutatás szempontjából) megmutatta, hogy még sok más felajánlható.
Mint Jessie Dotson, Kepler projekttudós a NASA Ames Kutatóközpontjában, elmondta:
"Ezek az eredmények bizonyítják Kepler küldetésének tartós értékét. Az adatok új módszerei - például ez a korai szakaszban végzett kutatás a gépi tanulási algoritmusok alkalmazásához - ígéretezik, hogy továbbra is jelentős előrelépéseket fog elérni a többi csillag körüli bolygórendszerek megértésében. Biztos vagyok benne, hogy több adat van az adatban, amely arra vár, hogy az emberek megtalálják őket. ”
Természetesen az a tény, hogy a Nap-szerű csillagokról ismert, hogy nyolc bolygó rendszerét alkotják (mint például a Naprendszerünk), vannak olyanok, akik azon gondolkodnak, vajon ez a rendszer jó lehet-e a földön kívüli élet megtalálására. De mielőtt valaki túl izgatott lenne, érdemes megjegyezni, hogy a Kepler-90-es évek óta minden csillag felé bolygják az összes pályát. A legkülső bolygó, a Kepler-90h, csillagához hasonló távolságra kering körül, mint a Föld a Nap felé.
Ha egy nyolcadik bolygót felfedeznek egy másik csillag körül, az azt is jelenti, hogy ott van egy rendszer, amely a bolygók teljes számával verseng a Naprendszerrel. Talán itt az ideje, hogy felülvizsgáljuk a 2006-os IAU-határozatot - tudod, az egyiket, ahol Plútót „lerontották”? És amíg ott vagyunk, talán gyorsítsuk fel Ceresnek, Erinak, Haumea-nak, Makemake-nek, Sednának és a többinek a bolygósság érdekében. Máskülönben hogyan tervezzük meg a nyilvántartás fenntartását?
A jövőben hasonló gépi tanulási folyamatokat valószínűleg alkalmazni kell a következő generációs exoplanet vadászat során, mint például a Tranzit Exoplanet Survey Satellite (TESS) és a James Webb Űrtávcső (JWST). Ezeket a missziókat várhatóan 2018-ban és 2019-ben indítják. Időközben biztosan még sokkal több kinyilatkoztatás érkezik Keplerből!
