Umělá inteligence od Google našla nové exoplanety v datech z teleskopu Kepler

17. 12. 2017

Exoplanety Umělá inteligence Kepler (teleskop)

Vědcům se podařilo za pomoci umělé inteligence od společnosti Google objevit novou exoplanetu v katalogu dat posbíraných vesmírným teleskopem Kepler. Jde o nový přístup, při kterém byla použita neurální síť, která učí umělou inteligenci provádět určité úkony. Jedna z nově objevených planet doplňuje sedmici už objevených planet kolem hvězdy Kepler-90, což z toho systému dělá rekordmana, co do počtu objevených planet - vyrovná se mu jen naše sluneční soustava.

Hvězdný systém Kepler-90

Schéma systému Kepler-90. Velikosti planet jsou vzájemně srovnatelné, jejich vzdálenosti od hvězdy nebo mezi už ale ne. Všechny planety systému Kepler-90 obíhají od své hvězdy blíže nebo stejně daleko jako Země od Slunce.

Image credit:

"Machine learning" je stále častěji používanou metodou, která umožňuje procházet rozsáhlé databáze z vesmírných misí. Program se postupně sám učí identifikovat požadované projevy, v tomto případě pohasnutí hvězdy, před kterou přechází exoplaneta. Může tak objevit objekty, které lidem unikly, a možná by ani ve velkém objemu dat detekovat nešly. Nový přístup navíc ještě použil neurální síť vyvíjenou společností Google, která simuluje neurony v mozku.

Objev nastal když Christopher Shallue a Andrew Vanderburg naučili program hledat exoplanety v databázi mise Kepler. Jejich program totiž identifikoval velmi drobné změny v jasu hvězdy, které předtím vědcům unikly. Shallue je seniorní softwarový inženýr v Google a pracuje s umělou inteligencí. "Ve svém volném čase jsem hledal možnosti hledání exoplanet prostřednictvím velkých dat a zjistil, že z mise Kepler je k dispozici obří databáze pozorování teleskopu," řekl Shallue, "právě v situacích, kdy je k dispozici tolik dat, že už je lidé nezvládnou zpracovat, se nejlépe uplatňují programy schopné učení.

Za čtyři roky fungování mise Kepler byla posbírána měření, která mohou obsahovat až 35 tisíc signálů identifikujících exoplanety. Ty nejvýraznější signály už byly identifikovány lidmi (vědeckými pracovníky i amatéry) a některé také stroji. Slabé signály ovšem byly doposud upozaďovány, jistota, že patří planetě, u nich totiž rapidně klesá. 

Shallue a Vanderburg nejprve nechali program učit se na testovacím vzorku už identifikovaných signálů. Neurální síť u nich identifikovala správně známé exoplanety a 96% pravděpodobností odhalila neplanetární signály. Následně byl program nasměřován na data z 670 hvězdných systémů, u kterých už byly identifikovány nějaké planety. Vědci totiž předpokládali, že tam kde už je známo více planet kolem jedné hvězdy, je pravděpodobnější, že se budou nacházet další, zatím ukryté planety.

Kromě zmíněné osmé exoplanety u jediné hvězdy našel program také šestou planetu u hvězdy Kepler-80. Planeta Kepler-80g má velikost podobnou Zemi a mohla by být skalnatá jako naše planeta. S dalšími čtyřmi planetami v tomto systému má vzájemnou rezonanci a gravitačně se ovlivňují. 


Hvězdný systém Kepler-90


Hvězda Kepler-90 je o asi 20 % větší než Slunce a nachází se ve vzdálenosti asi 2 500 světelných let v souhvězdí draka. Hvězda je také označována jako 2MASS J18574403+4918185, KIC 11442793 a KOI-351. Samotná hvězda je nejen větší než Slunce, ale má také vyšší teploty.

Planety v systému Kepler-90
Označení exoplanet se odvozuje od jména jejich hvězdy, ke kterému se připojuje malé písmenko. Samotná hvězda má nepsané označení "a", první objevená exoplaneta u ní tedy nese označení "b". 
- Kepler-90b: vzdálenost 0,07 AU; Velikost 1,3 velikosti Země
- Kepler-90c: vzdálenost 0,09 AU; Velikost 1,2 velikosti Země
- Kepler-90i: vzdálenost 0,12 AU; Velikost 1,3 velikosti Země
- Kepler-90d: vzdálenost 0,32 AU; Velikost 2,9 velikosti Země
- Kepler-90e: vzdálenost 0,42 AU; Velikost 2,7 velikosti Země
- Kepler-90f: vzdálenost 0,48 AU; Velikost 2,9 velikosti Země
- Kepler-90g: vzdálenost 0,71 AU; Velikost 8,1 velikosti Země
- Kepler-90h: vzdálenost 1,01 AU; Velikost 11,3 velikosti Země


Shallue a Vanderburg nyní plánují pustit svůj program na celý data set z teleskopu Kepler, který obsahuje 150 tisíc hvězd. Očekávají, že z těchto měření vykřesají ještě další exoplanety, které vědcům pomohou identifikovat drobnější a od svých hvězd vzdálenější planety, které je složitější identifikovat než ty velké a obíhající blízko svojí hvězdě.