Для фанфар НАСА только что объявило об открытии новой скалистой планеты, Кеплер-90i. Находясь на орбите вокруг звезды, находящейся на расстоянии около 2545 световых лет, новая планета примерно в 1, 3 раза больше Земли и горячая - около 800 градусов по Фаренгейту. Эта находка уникальна по нескольким причинам: по одной причине, Kepler-90i является восьмой планетой в ранее открытой солнечной системе Kepler-90, что делает эту далекую систему единственным семейством экзопланет с таким количеством планет, как у нас.
Но, возможно, более впечатляющим является то, как исследователи нашли планету: с помощью разработанной Google искусственной нейронной сети. Основная идея нейронных сетей заключается в том, что вместо программирования конкретных правил на компьютере исследователи подают на этот компьютер большой набор данных, и система разрабатывает свой собственный способ решения конкретной задачи. Слои компьютерных «нейронов» каждый делает простые вычисления, передавая результаты на другой уровень, говорит Крис Шаллу, инженер-программист Google, специализирующийся на нейронных сетях, на пресс-конференции.
Такие системы ранее использовались для перевода между языками, выявления опухолей рака молочной железы или даже для определения хот-дога или не хот-дога. «Наша идея заключалась в том, чтобы превратить эту технику в небо и научить систему машинного обучения распознавать планеты вокруг далеких звезд», - говорит Шаллу. Результаты его команды были приняты для публикации в Астрономическом журнале.
Открытие Kepler-90i отмечает первую известную восьмипланетную солнечную систему помимо нашей собственной - и их может быть намного больше. (НАСА / Венди Стензел) Чтобы использовать этот тип системы для поиска экзопланет, исследователи обратились к обширной базе данных кандидатов в планеты, которую космический телескоп Kepler накопил с момента своего запуска в 2009 году. Kepler контролировал яркость примерно 200 000 звезд, наблюдая за слабыми провалами в свете - контрольный знак орбитальной планеты. Исследователи или гражданские ученые на местах затем сортируют эти данные вручную (иногда с помощью статистических методов), чтобы определить наиболее вероятных кандидатов на планету.
Это изнурительный и длительный процесс: из примерно 35 000 сигналов возможных экзопланет, вращающихся вокруг звезд вне нашей солнечной системы, исследователи до сих пор подтвердили 2525 экзопланет. «Этот процесс похож на поиск игл в стоге сена», - говорит Шаллу.
Чтобы помочь сузить круг возможных кандидатов, ученые в основном фокусируются на самых больших падениях света от звезд, которые обозначают наиболее вероятных планетарных кандидатов. Таким образом, Шаллю и команда из НАСА включили нейронную сеть в слабые падения, охотясь за планетами в данных.
Исследователи сначала снабдили систему около 15 000 кеплеровских звезд уже обозначенными орбитальными планетами. Затем он дал данные нейронной сети от 670 звезд, которые были кандидатами в поисках многопланетных систем. Анализ выявил две новые экзопланеты: Kepler-90i и Kepler-80g, который является 6-й планетой в своей системе. Статистически, говорит Вандербург, существует лишь одна вероятность на 10000, что это ложные срабатывания.
Нейронная сеть смогла найти эти иголки в стоге сена гораздо быстрее и эффективнее, чем люди, говорит Шаллу. «Это действительно мощная техника», - подчеркивает Кортни Дрессинг, астроном из Калифорнийского университета в Беркли, который не принимал участия в исследовании. «И они могли бы взять это и применить к большему количеству звезд и, возможно, найти больше планет».
Новая техника также повышает вероятность того, что системы с восемью или даже более планетами не так уж странны. «В нашей солнечной системе мы знаем, что у нас есть восемь планет, потому что мы в системе, мы можем смотреть на все планеты», - говорит Дрессинг. Но если бы вы взяли систему, точно такую же, как наша, и разместили ее на расстоянии 30 световых лет, что бы мы увидели с Земли? «Возможно, мы бы увидели нашего огромного газового гиганта Юпитер и, возможно, Землю», - говорит Дрессинг. «Но мы, вероятно, не знали бы ни о какой другой планете», - говорит она.
«Даже Kepler-90 может иметь больше орбитальных тел», - говорит Эндрю Вандербург, научный сотрудник Техасского университета в Остине, который является автором нового исследования. «Мне было бы почти удивительно, если бы вокруг этой звезды больше не было планет», - говорит он, отмечая, что вокруг планеты есть большая область, которую исследователи еще не исследовали.
Исследователи надеются и дальше совершенствовать свою систему ИИ, чтобы улучшить ее способность выявлять ложные срабатывания и дразнить из-за сложностей данных Кеплера. Они также планируют использовать больше дополнительной информации, которую Кеплер собирает о звездах, объясняет Дрессинг.
По словам Дрессинга, идея этого планетарного изобилия волнует по нескольким причинам. С одной стороны, это означает, что в нашей галактике есть больше мест, где жизнь могла бы эволюционировать. Но это также может «изменить нашу картину того, как планеты формируются в первую очередь», добавляет она.
Новое исследование также может стать началом своевременного сотрудничества. Транзитный обзорный спутник Exoplanet должен быть запущен в марте 2018 года для наблюдения за близлежащими звездами в поисках орбитальных тел. «Этот набор данных будет настолько большим, что, если мы сможем использовать сложные вычислительные инструменты и нейронные сети для классификации планет, мы будем намного дальше характеризовать планеты, чем если бы мы полагались на человеческие глаза [одни» ], - говорит Дрессинг. По ее мнению, это новейшее открытие «подчеркивает преимущество объединения людей с разными навыками для рассмотрения новой проблемы».
