S každým ďalším rokom sa objavuje stále viac a viac slnečných planét. Aby sa veci stali zaujímavejšie, zlepšenia v metodike a technológii umožňujú objavenie viacerých planét v rámci jednotlivých systémov. Zvážte nedávne oznámenie systému siedmich planét okolo červenej trpasličej hviezdy známej ako TRAPPIST-1. V tom čase tento objav vytvoril rekord pre väčšinu exoplanet obiehajúcich jednu hviezdu.
Presuňte sa cez TRAPPIST-1! Vďaka Keplerovmu vesmírnemu teleskopu a strojovému učeniu objavil tím Google AI a Harvardovo-Smithsonovské centrum astrofyziky (CfA) nedávno ôsmu planétu vo vzdialenom hviezdnom systéme Kepler-90. Známy ako Kepler -90i, objavenie tejto planéty bolo možné vďaka algoritmom Google, ktoré detekovali dôkaz slabého tranzitného signálu v údajoch misie Kepler.
Štúdia, ktorá opisuje ich zistenia s názvom „Identifikácia exoplanet s hlbokým učením: rezonančný reťazec okolo päť planét okolo Kepler-80 a osem planét okolo okolo Kepler-90“, sa nedávno objavila online a bola prijatá na uverejnenie v The Astronomical Journal, Výskumný tím tvorili Christopher Shallue z Google AI a Andrew Vanderburg z University of Texas a CfA.
Kepler-90, hviezda podobná slnku, sa nachádza približne 2,545 svetelných rokov od Zeme v súhvezdí Draco. Ako už bolo uvedené, predchádzajúce prieskumy naznačili existenciu siedmich planét okolo hviezdy, kombinácie pozemských (tiež známych) skalných planét a plynových gigantov. Po použití algoritmu Google vytvoreného na prehľadávanie Keplerových údajov výskumný tím potvrdil, že v údajoch sa skrýval signál inej planéty, ktorá obiehala bližšie.
Keplerova misia sa spolieha na metódu tranzitu (aka. Transit Photometry), aby zistila prítomnosť planét okolo jasnejších hviezd. Toto spočíva v pozorovaní hviezd na periodické poklesy jasu, ktoré sú znakom toho, že planéta prechádza pred hviezdou (t. J. Prechádza) vo vzťahu k pozorovateľovi. Kvôli štúdiu vyškolili Shallue a Vanderburg počítač na čítanie svetelných kriviek zaznamenaných Keplerom a zisťovanie prítomnosti tranzitov.
Táto umelá „neurónová sieť“ prešla cez Keplerove dáta a našla slabé tranzitné signály, ktoré naznačovali prítomnosť predtým zmeškanej planéty okolo Kepler-90. Tento objav nielen naznačil, že tento systém je veľmi podobný nášmu, ale tiež potvrdzuje hodnotu použitia umelej inteligencie pri ťažbe archívnych údajov. Aj keď sa strojové učenie už predtým používalo na vyhľadávanie Keplerových údajov, tento výskum ukazuje, že teraz je možné rozoznať aj tie najslabšie signály.
Ako uviedol Paul Hertz, riaditeľ astrofyzickej divízie NASA vo Washingtone, v poslednej tlačovej správe NASA:
„Rovnako ako sme očakávali, v našich archivovaných údajoch Kepler sa skrývajú vzrušujúce objavy, ktoré čakajú na to, ako ich odhalí správny nástroj alebo technológia. Toto zistenie ukazuje, že naše údaje budú pre nadchádzajúce roky inovatívnym výskumným pracovníkom k dispozícii. ““
Táto novoobjavená planéta, známa ako Kepler-90i, je skalnatá planéta, ktorá je svojou veľkosťou porovnateľná so Zemou (1,32 ± 0,21 polomerov Zeme), ktorá obieha svoju hviezdu s periódou 14,4 dňa. Vďaka svojej tesnej blízkosti hviezdy sa predpokladá, že táto planéta má extrémne teploty 709 K (436 ° C; 817 ° F) - čo ju robí teplejšou ako denná maximálna hodnota Merkúru 700 K (427 ° C; 800 ° F).
Ako vedúci softvérový inžinier s výskumným tímom Google Google AI prišiel Shallue s myšlienkou aplikovať neurónovú sieť na Keplerove dáta, keď zistil, že astronómia (rovnako ako iné vedné odbory) sa rýchlo stáva problémom „veľkých dát“. Ako sa technológia zberu údajov stáva vyspelejšou, vedci sa ocitajú zaplavení súbormi údajov o stále väčšej veľkosti a zložitosti. Ako vysvetlil Shallue:
„Vo svojom voľnom čase som začal hľadať„ hľadanie exoplanet s veľkými množinami údajov “a dozvedel som sa viac o misii Kepler a obrovskom množstve dostupných údajov. Strojové učenie naozaj svieti v situáciách, keď existuje toľko údajov, že ich ľudia nemôžu vyhľadávať sami. “
Misia Keplerovcov vo svojich prvých štyroch rokoch fungovania nazhromaždil súbor údajov, ktorý pozostával z 35 000 možných planétových tranzitných signálov. V minulosti sa na overenie najsľubnejších signálov v údajoch používali automatizované testy a niekedy aj vizuálne kontroly. S týmito metódami sa však často nedostali najslabšie signály, takže desiatky alebo dokonca stovky planét zostali nezohľadnené.
V snahe zlepšiť sa v tejto oblasti sa Shallue spojil s Andrewom Vanderburghom - absolventom vedeckej nadácie pre Národnú vedeckú nadáciu a spolupracovníkom NASA Sagan - aby zistil, či strojové učenie môže ťažiť údaje a objaviť ďalšie signály. Prvým krokom bolo zaškolenie neurónovej siete na identifikáciu tranzitujúcich exoplanet pomocou sady 15 000 predtým skontrolovaných signálov z katalógu explánov Kepler.
V testovacej sade neurónová sieť správne identifikovala skutočné planéty a falošné poplachy s mierou presnosti 96%. Po preukázaní toho, že dokáže rozpoznať tranzitné signály, tím potom nasmeroval svoju neurónovú sieť na hľadanie slabších signálov v 670 hviezdnych systémoch, ktoré už mali viac známych planét. Patrili medzi ne Kepler-80, ktorý mal päť predtým známych planét, a Kepler-90, ktorý mal sedem. Ako uviedol Vanderburg:
„Máme veľa falošných pozitív planét, ale tiež potenciálne skutočnejších planét. Je to ako preosiať sa cez skaly a nájsť šperky. Ak máte jemnejšie sito, chytíte viac kameňov, ale môžete tiež chytiť viac šperkov. “
Šiesta planéta v Kepler-80 je známa ako Kepler-80g, planéta veľkosti Zeme, ktorá je v rezonančnom reťazci so svojimi piatimi susednými planétami. K tomu dochádza, keď sú planéty uzamknuté vzájomnou gravitáciou do extrémne stabilného systému, ktorý sa podobá siedmim planétam TRAPPIST-1. Na druhej strane Kepler-90i je planéta Zem, ktorá prežíva podmienky podobné ortuťám a obežné dráhy mimo 90b a 90c.
V budúcnosti plánujú Shallue a Vanderburg uplatniť svoju neurónovú sieť na plný archív Keplera s viac ako 150 000 hviezdami. V rámci tohto rozsiahleho súboru údajov bude pravdepodobne číhať omnoho viac planét a citovať pravdepodobne v rámci viac planetárnych systémov, ktoré už boli predmetom prieskumu. V tomto ohľade Keplerova misia (ktorá už bola neoceniteľná pre exoplanetový výskum) ukázala, že má čo ponúknuť oveľa viac.
Ako Jessie Dotsonová, vedkyňa projektu Keplera vo výskumnom centre Ames v NASA, uviedla:
„Tieto výsledky ukazujú trvalú hodnotu misie Keplera. Nové spôsoby pohľadu na údaje - ako napríklad tento výskum v ranom štádiu uplatňovania algoritmov strojového učenia - sľubujú, že budú naďalej prinášať významné pokroky v našom chápaní planetárnych systémov okolo iných hviezd. Som si istý, že v údajoch čaká viac ľudí, aby ich našli. “
Skutočnosť, že hviezda podobná Slnku je teraz známa tým, že má systém ôsmych planét (ako je naša slnečná sústava), sú tu ľudia, ktorí sa pýtajú, či by tento systém mohol byť dobrým tipom na nájdenie mimozemského života. Ale predtým, ako sa niekto príliš nadchne, je potrebné poznamenať, že planéty Kepler-90s obiehajú dosť blízko hviezdy. Je to najvzdialenejšia planéta, Kepler-90h, obieha v podobnej vzdialenosti ako jej hviezda ako Zem k Slnku.
Objav ôsmej planéty okolo inej hviezdy tiež znamená, že existuje systém, ktorý súperi slnečnú sústavu v celkovom počte planét. Možno je načase, aby sme prehodnotili rozhodnutie IAU z roku 2006 - viete, o tom, kde bolo Pluto „degradované“? A keď sme pri tom, možno by sme mali zrýchliť Ceresa, Eris, Haumea, Makemake, Sednu a zvyšok pre planétu. Ako inak plánujeme pokračovať v správe našich záznamov?
V budúcnosti sa podobné procesy strojového učenia pravdepodobne budú uplatňovať na misie lovu exoplanetovej generácie novej generácie, ako je napríklad prieskumný satelit Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) a James Webb Space Telescope (JWST). Tieto misie sa plánujú začať v rokoch 2018 a 2019. A medzitým bude určite z Keplera omnoho viac odhalení!
