עם כל שנה שעוברת, יותר ויותר כוכבי לכת חוץ-סולריים מתגלים. כדי להפוך את העניינים למעניינים יותר, שיפורים במתודולוגיה וטכנולוגיה מאפשרים גילוי של יותר כוכבי לכת במערכות בודדות. שקול את ההודעה האחרונה על מערכת שבעה-כוכבי לכת סביב כוכב הגמד האדום המכונה TRAPPIST-1. באותה תקופה, גילוי זה ביסס את השיא של מרבית exoplanets המקיפים כוכב בודד.
ובכן לעבור על TRAPPIST-1! הודות לטלסקופ החלל קפלר ולמידת מכונות, צוות של Google AI והמרכז לאסטרופיסיקה של הרווארד-סמיתסוניאן (CfA) גילו לאחרונה כוכב לכת שמיני במערכת הכוכבים הרחוקה של קפלר -90. ידוע בשם Kepler -90i, גילויו של כוכב לכת זה התאפשר בזכות האלגוריתמים של גוגל שגילו עדויות לאות מעבר חלש בנתוני משימת קפלר.
המחקר המתאר את הממצאים שלהם, שכותרתו "זיהוי Exoplanets עם למידה עמוקה: שרשרת חמישה כוכבי תהודה סביב קפלר -80 ושמונה כוכב לכת סביב קפלר -90", הופיע לאחרונה ברשת והתקבל לפרסום ב- כתב העת האסטרונומי. צוות המחקר כלל כריסטופר שאלו מ- Google AI ואנדרו ונדרבורג מאוניברסיטת טקסס ו- CfA.
קפלר -90, כוכב דמוי שמש, ממוקם בערך 2,545 שנות אור מכדור הארץ בקונסטלציה דראקו. כאמור, סקרים קודמים הצביעו על קיומם של שבעה כוכבי לכת סביב הכוכב, שילוב של כוכבי לכת יבשתיים (aka. סלעיים) וענקי גז. אולם לאחר שימוש באלגוריתם של גוגל שנוצר כדי לחפש נתונים של קפלר, צוות המחקר אישר כי האות של כוכב לכת אחר, המסתובב יותר, אורב בתוך הנתונים.
משימת קפלר מסתמכת על שיטת הטרנזיט (המכונה גם פוטומטריית מעבר) כדי להבחין בנוכחות כוכבי לכת סביב כוכבים בהירים יותר. זה מורכב מצפייה בכוכבים לטיפות תקופתיות בבהירות, המהווים אינדיקציה לכך שכוכב לכת עובר מול הכוכב (כלומר מעבר) ביחס לצופה. לצורך המחקר, אילנו שליו וונדרבורג מחשב לקרוא קריאות עקומות אור שהוקלטו על ידי קפלר ולקבוע את נוכחותם של מעברים.
"רשת עצבית" מלאכותית זו חילקה באמצעות נתוני קפלר ומצאה איתותי מעבר חלשים שהצביעו על נוכחותו של כוכב לכת שהוחמצ בעבר סביב קפלר -90. גילוי זה לא רק הצביע על כך שמערכת זו דומה מאוד לשלנו, היא גם מאשרת את הערך של שימוש בבינה מלאכותית בכריית נתונים ארכיוניים. בעוד שלמידת מכונה שימשה בעבר לחיפוש נתוני קפלר, מחקר זה מראה כי ניתן להבחין אפילו בסימנים החלשים ביותר.
כפי שאמר פול הרץ, מנהל חטיבת האסטרופיסיקה של נאס"א בוושינגטון, בהודעה לעיתונות האחרונה של נאס"א:
"כמו שציפינו, יש תגליות מרגשות האורבות בנתוני קפלר המאוחסנים שלנו, ומחכות לכלי או לטכנולוגיה הנכונים שיחשפו אותם. ממצא זה מראה כי הנתונים שלנו יהוו אוצר בלום שעומד לרשות החוקרים החדשניים לשנים הבאות. "
כוכב לכת זה שהתגלה לאחרונה, המכונה קפלר -90 i, הוא כוכב לכת סלעי הדומה בגודלו לכדור הארץ (1.32 ± 0.21 רדידי כדור הארץ) המקיף את כוכבו בתקופה של 14.4 יום. בהתחשב בקרבתו לכוכבו, כוכב לכת זה אמור לחוות טמפרטורות קיצוניות של 709 K (436 מעלות צלזיוס; 817 מעלות צלזיוס) - מה שהופך אותו לחם יותר מגובהו היום של מרקורי ביום 700 K (427 מעלות צלזיוס)
כמהנדס תוכנה בכיר בצוות המחקר של גוגל, AI, גאלו הרעיון להחיל רשת עצבית על נתוני קפלר, לאחר שלמד כי אסטרונומיה (כמו ענפי מדע אחרים) הופכת במהירות לדאגה של "נתונים גדולים". ככל שהטכנולוגיה לאיסוף נתונים מתקדמת יותר, מדענים מוצאים את עצמם מוצפים במערכות נתונים הגדלות ומורכבות הולכות וגדלות. כפי שהסביר שלו:
"בזמני הפנוי התחלתי googling אחר 'מציאת exoplanets עם ערכות נתונים גדולות' וגיליתי על משימת קפלר ומערך הנתונים העצום הקיים. למידת מכונה באמת מאירה במצבים שבהם יש כל כך הרבה נתונים שבני אדם לא יכולים לחפש אותם בעצמם. "
משימת קפלר, בארבע שנות הפעילות הראשונות שלה, צברה מערך נתונים שכלל 35,000 אותות מעבר פלנטריים אפשריים. בעבר נעשה שימוש בבדיקות אוטומטיות ולעיתים בבדיקות ראייה כדי לאמת את האותות המבטיחים ביותר בנתונים. עם זאת, לעתים קרובות החמיצו את האותות החלשים ביותר בשיטות אלה, והותירו עשרות ואף מאות כוכבי לכת שלא הוסברו.
בשל שיפור בשיפור זה, שיתף שליו את אנדרו ונדרבורג - עמית מחקר לאוניברסיטת המדע הלאומית למדעים וסגן עמית נאס"א - כדי לבדוק אם למידת מכונות יכולה לכרות את הנתונים ולהעלות אותות נוספים. השלב הראשון כלל הכשרה של רשת עצבית לזיהוי מעבר Exoplanets באמצעות קבוצה של 15,000 אותות שנקבעו בעבר מקטלוג Exoplanet קפלר.
במערך הבדיקה, הרשת העצבית זיהתה נכון כוכבי לכת אמיתיים וחיוביות שגויות עם שיעור דיוק של 96%. לאחר שהוכיח שהוא יכול לזהות אותות מעבר, הצוות הנחה אז את הרשת העצבית שלהם לחפש אותות חלשים יותר במערכות 670 כוכבים שכבר היו בהן מספר פלנטות ידועות. אלה כללו את קפלר -80, שהיו לו חמישה כוכבי לכת ידועים בעבר, ואת קפלר -90, שיש בה שבעה. כפי שציין ונדרבורג:
"יש לנו הרבה פוזיטיביות כוזבות של כוכבי לכת, אבל גם פוטנציאלים יותר כוכבי לכת. זה כמו לנפות בסלעים כדי למצוא תכשיטים. אם יש לך מסננת עדינה יותר אז תתפוס יותר סלעים, אבל אתה עלול לתפוס יותר תכשיטים גם כן. "
הכוכב השישי בקפלר -80 ידוע בשם קפלר -80 גר ', כוכב לכת בגודל אדמה שנמצא בשרשרת תהודה עם חמשת כוכבי הלכת השכנים. זה מתרחש כאשר כוכבי לכת ננעלים על ידי כוח המשיכה ההדדי שלהם למערכת יציבה במיוחד, בדומה למה ששבע כוכבי הלכת של TRAPPIST-1 חווים. לעומת זאת, Kepler-90i הוא כוכב לכת בגודל כדור הארץ החווה תנאים ומסלולי מסלול מחוץ לכדורגל 90b ו- 90c.
בעתיד, שליו וונדרבורג מתכננים להחיל את הרשת העצבית שלהם על הארכיון המלא של קפלר המונה יותר מ -150,000 כוכבים. בתוך מערך הנתונים המסיבי הזה, סביר להניח שכוכבי לכת רבים יותר אורבים, ומצטטים אולי בתוך מערכות רב-פלנטריות שכבר נבדקו. מהבחינה הזו, משימת קפלר (שכבר לא תסולא יסולא בפז למחקר האקסופלנט) הראתה שיש לה עוד הרבה מה להציע.
כפי שג'סי דוטסון, מדעני הפרויקט של קפלר במרכז המחקר של אמס של נאס"א, ניסח זאת:
"תוצאות אלה מדגימות את הערך המתמשך של המשימה של קפלר. דרכים חדשות להסתכל על הנתונים - כמו מחקר זה בשלב מוקדם ליישום אלגוריתמים למידת מכונה - מבטיח להמשיך ולהניב התקדמות משמעותית בהבנתנו את המערכות הפלנטריות סביב כוכבים אחרים. אני בטוח שיש נתונים ראשונים נוספים שממתינים לאנשים למצוא אותם. "
באופן טבעי, העובדה שכעת ידוע שכוכב דמוי שמש יש לו מערכת של שמונה כוכבי לכת (כמו מערכת השמש שלנו), יש מי שתהה אם מערכת זו יכולה להיות הימור טוב למציאת חיים חוץ-ארציים. אבל לפני שמישהו יתלהב מדי, ראוי לציין שכוכבי הלכת של קפלר שנות ה -90 כולם עוקבים קרוב למדי לכוכב. הכוכב החיצוני ביותר, קפלר -90, מסלול מרחק דומה לכוכב שלו כמו כדור הארץ עושה לשמש.
גילוי כוכב לכת שמיני סביב כוכב אחר פירושו גם שיש מערכת בחוץ שמתחרה במערכת השמש במספר כולל של כוכבי לכת. אולי הגיע הזמן שנשקול מחדש את החלטת IAU משנת 2006 - אתה יודע, זה שבו "פלוטו" הורד? ובזמן שאנחנו עומדים בזה, אולי עלינו לעקוב אחר סרס, אריס, האומאה, מקמייק, סדנה והיתר למען המהירות. אחרת, איך אחרת אנו מתכננים לשמור על השיא שלנו?
בעתיד עשויים להיות מיושמים תהליכי למידת מכונות דומים על משימות ציד Exoplanet מהדור הבא, כמו לווייני הסקר Exoplanet Survey (TESS) וטלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST). משימות אלה אמורות לצאת לדרך בשנת 2018 ו -2019 בהתאמה. ובינתיים, בטוח שיהיו עוד הרבה גילויים שמגיעים מקפלר!
