ทุกปีที่ผ่านมามีการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะมากขึ้นเรื่อย ๆ เพื่อให้เรื่องน่าสนใจยิ่งขึ้นการปรับปรุงวิธีการและเทคโนโลยีจึงช่วยให้สามารถค้นพบดาวเคราะห์ได้มากขึ้นในแต่ละระบบ พิจารณาการประกาศเมื่อเร็ว ๆ นี้ของระบบดาวเคราะห์เจ็ดดวงรอบดาวแคระแดงที่รู้จักกันในชื่อ TRAPPIST-1 ในขณะนั้นการค้นพบนี้สร้างสถิติสำหรับดาวเคราะห์นอกระบบส่วนใหญ่ที่โคจรรอบดาวฤกษ์ดวงเดียว
ย้ายไปมากกว่า TRAPPIST-1! ต้องขอบคุณกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์และการเรียนรู้ของเครื่องทีมจาก Google AI และศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด - สมิ ธ โซเนียน (CfA) เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้ค้นพบดาวเคราะห์ดวงที่แปดในระบบดาวที่ห่างไกลของเคปเลอร์ -90 รู้จักกันในชื่อเคปเลอร์ -90i การค้นพบดาวเคราะห์ดวงนี้เกิดขึ้นได้ด้วยอัลกอริธึมของ Google ที่ตรวจพบหลักฐานของสัญญาณการผ่านตัวอ่อนในข้อมูลภารกิจของเคปเลอร์
การศึกษาที่อธิบายการค้นพบของพวกเขามีชื่อว่า“ การระบุดาวเคราะห์นอกระบบที่มีการเรียนรู้ลึก: โซ่เรโซแนนท์ดาวเคราะห์ห้าดวงรอบเคปเลอร์ -80 และดาวเคราะห์แปดดวงรอบเคปเลอร์ -90” เพิ่งปรากฏออนไลน์และได้รับการตีพิมพ์ใน วารสารดาราศาสตร์. ทีมวิจัยประกอบด้วย Christopher Shallue จาก Google AI และ Andrew Vanderburg จาก University of Texas และ CfA
Kepler-90 เป็นดาวคล้ายดวงอาทิตย์ตั้งอยู่ประมาณ 2,545 ปีแสงจากโลกในกลุ่มดาวเดรโก จากการสำรวจก่อนหน้านี้ระบุว่ามีดาวเคราะห์เจ็ดดวงรอบดาวฤกษ์ซึ่งเป็นการรวมกันของดาวเคราะห์ (อาคา. ร็อคกี้) และดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ แต่หลังจากใช้อัลกอริทึมของ Google ที่สร้างขึ้นเพื่อค้นหาข้อมูลของเคปเลอร์ทีมวิจัยยืนยันว่าสัญญาณของดาวเคราะห์ที่โคจรใกล้เข้ามาอีกดวงหนึ่งซึ่งแฝงตัวอยู่ในข้อมูล
ภารกิจของเคปเลอร์นั้นอาศัยวิธีการขนส่ง (aka. Transit Photometry) เพื่อมองเห็นการมีอยู่ของดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์ที่สว่างกว่า สิ่งนี้ประกอบด้วยการสำรวจดาวเพื่อส่องสว่างเป็นระยะซึ่งเป็นข้อบ่งชี้ว่าดาวเคราะห์กำลังผ่านหน้าดาวฤกษ์ (เช่นการผ่านหน้า) ซึ่งสัมพันธ์กับผู้สังเกตการณ์ เพื่อประโยชน์ในการศึกษาของพวกเขา Shallue และ Vanderburg ได้ฝึกฝนคอมพิวเตอร์ให้อ่านเส้นโค้งแสงที่เคปเลอร์บันทึกไว้และตัดสินว่ามีการผ่านหน้า
“ โครงข่ายประสาทเทียม” ที่ผ่านการกรองผ่านข้อมูลของเคปเลอร์และพบสัญญาณการขนส่งที่อ่อนแอซึ่งบ่งบอกถึงการมีอยู่ของดาวเคราะห์ที่พลาดไปก่อนหน้านี้รอบ ๆ เคปเลอร์ -90 การค้นพบนี้ไม่เพียง แต่บ่งบอกว่าระบบนี้เป็นเหมือนตัวเรามาก แต่ยังยืนยันค่าของการใช้ปัญญาประดิษฐ์กับข้อมูลที่เก็บถาวรของฉัน ในขณะที่การเรียนรู้ด้วยเครื่องจักรถูกใช้เพื่อค้นหาข้อมูลเคปเลอร์ก่อนหน้านี้การวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่าแม้แต่สัญญาณที่อ่อนแอที่สุดก็ยังสามารถมองเห็นได้
ในฐานะพอลเฮิร์ตซ์ผู้อำนวยการกองฟิสิกส์ดาราศาสตร์ของนาซ่าในวอชิงตันกล่าวในการแถลงข่าวล่าสุดของนาซ่าว่า:
“ อย่างที่เราคาดไว้มีการค้นพบที่น่าตื่นเต้นแฝงตัวอยู่ในข้อมูลเคปเลอร์ที่เก็บถาวรของเรากำลังรอเครื่องมือหรือเทคโนโลยีที่เหมาะสมเพื่อเปิดโปงพวกเขา การค้นพบนี้แสดงให้เห็นว่าข้อมูลของเราจะเป็นขุมทรัพย์ที่มีให้กับนักวิจัยที่มีนวัตกรรมสำหรับปีต่อ ๆ ไป”
ดาวเคราะห์ที่เพิ่งค้นพบใหม่นี้ซึ่งรู้จักกันในชื่อ Kepler-90i เป็นดาวเคราะห์หินที่มีขนาดเท่ากับโลก (1.32 ± 0.21 รัศมีของโลก) ที่โคจรรอบดาวฤกษ์ด้วยระยะเวลา 14.4 วัน เนื่องจากอยู่ใกล้กับดาวฤกษ์ของมันดาวเคราะห์นี้เชื่อว่าจะมีอุณหภูมิสูงถึง 709 K (436 ° C; 817 ° F) ทำให้มันร้อนกว่าอุณหภูมิสูงในเวลากลางวันของดาวพุธที่ 700 K (427 ° C; 800 ° F)
ในฐานะวิศวกรซอฟต์แวร์อาวุโสกับทีมวิจัยของ Google Google AI Shallue เกิดแนวคิดที่จะใช้เครือข่ายประสาทกับข้อมูลของ Kepler หลังจากเรียนรู้ว่าดาราศาสตร์ (เช่นสาขาวิทยาศาสตร์อื่น ๆ ) กำลังกลายเป็นความกังวลอย่างรวดเร็วในเรื่อง“ ข้อมูลขนาดใหญ่” เมื่อเทคโนโลยีการรวบรวมข้อมูลมีความก้าวหน้ามากขึ้นนักวิทยาศาสตร์จึงพบว่าตนเองถูกน้ำท่วมด้วยชุดข้อมูลที่มีขนาดและความซับซ้อนเพิ่มมากขึ้นเรื่อย ๆ ตามที่ Shallue อธิบาย:
“ ในเวลาว่างฉันเริ่ม googling เพื่อ for ค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบที่มีชุดข้อมูลขนาดใหญ่ ’และค้นพบเกี่ยวกับภารกิจของเคปเลอร์และชุดข้อมูลขนาดใหญ่ที่มีให้ การเรียนรู้ของเครื่องส่องแสงจริงๆในสถานการณ์ที่มีข้อมูลมากมายที่มนุษย์ไม่สามารถค้นหาได้ด้วยตนเอง”
ภารกิจของเคปเลอร์ในการดำเนินการสี่ปีแรกสะสมชุดข้อมูลที่ประกอบด้วยสัญญาณการขนส่งดาวเคราะห์ 35,000 รายการที่เป็นไปได้ ในอดีตการทดสอบอัตโนมัติและการตรวจสอบด้วยภาพบางครั้งใช้ในการตรวจสอบสัญญาณที่มีแนวโน้มมากที่สุดในข้อมูล อย่างไรก็ตามสัญญาณที่อ่อนแอที่สุดมักจะพลาดด้วยวิธีการเหล่านี้ทำให้มีดาวเคราะห์เหลืออยู่นับสิบหรือหลายร้อยดวง
Shallue ได้ร่วมมือกับ Andrew Vanderburgh ซึ่งเป็นศาสตราจารย์ด้านการวิจัยระดับบัณฑิตศึกษาของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติและ NASA Sagan Fellow เพื่อดูว่าการเรียนรู้ของเครื่องสามารถขุดข้อมูลและเปิดสัญญาณเพิ่มเติมได้หรือไม่ ขั้นตอนแรกประกอบด้วยการฝึกอบรมโครงข่ายประสาทเทียมเพื่อระบุดาวเคราะห์นอกระบบที่ผ่านการตรวจสอบโดยใช้สัญญาณ 15,000 ชุดที่ตรวจสอบก่อนหน้านี้จากแคตตาล็อกดาวเคราะห์นอกระบบเคปเลอร์
ในชุดทดสอบเครือข่ายประสาทเทียมระบุดาวเคราะห์จริงและผลบวกผิดอย่างถูกต้องด้วยอัตราความแม่นยำ 96% หลังจากแสดงให้เห็นว่าสามารถรับรู้สัญญาณการขนส่งได้ทีมจึงนำเครือข่ายประสาทของพวกเขาเพื่อค้นหาสัญญาณที่อ่อนแอกว่าในระบบดาว 670 ดวงที่มีดาวเคราะห์หลายดวงที่รู้จักกันอยู่แล้ว สิ่งเหล่านี้รวมถึง Kepler-80 ซึ่งมีดาวเคราะห์ที่รู้จักก่อนหน้านี้ห้าแห่งและ Kepler-90 ซึ่งมีเจ็ดดวง ตามที่ Vanderburg ระบุ:
“ เรามีดาวเคราะห์หลายดวงที่เป็นเท็จ แต่ก็มีดาวเคราะห์ที่แท้จริงมากกว่า มันเหมือนกับการลอดผ่านหินเพื่อค้นหาอัญมณี หากคุณมีตะแกรงที่ดีกว่านี้คุณจะจับหินได้มากขึ้น แต่คุณอาจจับอัญมณีได้มากขึ้นเช่นกัน”
ดาวเคราะห์ดวงที่หกในเคปเลอร์ -80 เป็นที่รู้จักกันในชื่อเคปเลอร์ -80 กรัมดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลกที่อยู่ในโซ่เรโซแนนท์กับดาวเคราะห์ห้าดวงที่อยู่ใกล้เคียง สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อดาวเคราะห์ถูกล็อคด้วยแรงโน้มถ่วงร่วมกันในระบบที่มีความเสถียรสูงคล้ายกับประสบการณ์เจ็ดประการของดาวเคราะห์ TRAPPIST-1 ในทางกลับกันเคปเลอร์ -90i เป็นดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลกที่มีประสบการณ์คล้ายกับดาวพุธและโคจรรอบนอก 90b และ 90c
ในอนาคต Shallue และ Vanderburg วางแผนที่จะใช้เครือข่ายประสาทของพวกเขาเพื่อเก็บข้อมูลเต็มรูปแบบของเคปเลอร์มากกว่า 150,000 ดวง ภายในชุดข้อมูลขนาดใหญ่นี้มีดาวเคราะห์จำนวนมากที่น่าจะหลบซ่อนอยู่และอ้างถึงในระบบหลายดาวเคราะห์ที่ได้ทำการสำรวจแล้ว ในแง่นี้ภารกิจของเคปเลอร์ (ซึ่งได้รับการประเมินค่าเพื่อการสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบแล้ว) แสดงให้เห็นว่ามันมีสิ่งที่จะนำเสนออีกมากมาย
ในฐานะที่เป็น Jessie Dotson นักวิทยาศาสตร์โครงการของ Kepler ที่ศูนย์วิจัย Ames ของ NASA วางไว้:
“ ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงให้เห็นถึงคุณค่าที่ยั่งยืนของภารกิจของเคปเลอร์ วิธีใหม่ในการดูข้อมูล - เช่นการวิจัยระยะเริ่มต้นเพื่อใช้อัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่องจักร - สัญญาว่าจะให้ความก้าวหน้าที่สำคัญในการทำความเข้าใจระบบดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์อื่นต่อไป ฉันแน่ใจว่ามีข้อมูลมากขึ้นในการรอให้ผู้คนพบพวกเขา”
ตามธรรมชาติแล้วความจริงที่ว่าดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์เป็นที่รู้จักกันว่ามีระบบดาวเคราะห์แปดดวง (เช่นระบบสุริยะของเรา) มีผู้ที่สงสัยว่าระบบนี้อาจเป็นทางออกที่ดีสำหรับการค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลก แต่ก่อนที่จะมีใครตื่นเต้นเกินไปมันก็คุ้มค่าที่จะสังเกตว่า Kepler-90s ดาวเคราะห์โคจรรอบวงโคจรค่อนข้างใกล้กับดาว มันเป็นดาวเคราะห์นอกสุดเคปเลอร์ - 90h โคจรที่ระยะทางใกล้เคียงกับดาวฤกษ์คล้ายกับที่โลกทำกับดวงอาทิตย์
การค้นพบดาวเคราะห์ดวงที่แปดรอบดาวฤกษ์อื่นยังหมายความว่ามีระบบอยู่ที่นั่นซึ่งเป็นคู่แข่งของระบบสุริยะในจำนวนดาวเคราะห์ทั้งหมด อาจถึงเวลาที่เราจะพิจารณาทบทวนการตัดสินใจของ IAU ในปี 2549 - คุณรู้ไหมว่าดาวพลูโตถูก“ ลดระดับ” หรือไม่ และในขณะที่เราอยู่ที่นี่บางทีเราควรติดตาม Ceres, Eris, Haumea, Makemake, Sedna และส่วนที่เหลือสำหรับ planethood อย่างรวดเร็ว มิฉะนั้นแล้วเราจะวางแผนการบำรุงรักษาบันทึกของเราเป็นอย่างไร?
ในอนาคตกระบวนการเรียนรู้ด้วยเครื่องจักรที่คล้ายกันน่าจะถูกนำไปใช้กับภารกิจล่าสัตว์ดาวเคราะห์นอกระบบรุ่นต่อไปเช่น Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) และกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ (JWST) ภารกิจเหล่านี้มีกำหนดเปิดตัวในปี 2561 และ 2562 ตามลำดับ และในระหว่างนี้ยังมีอีกหลายอย่างที่มาจากเคปเลอร์!
