For mye fanfare kunngjorde NASA nettopp funnet av en ny steinete planet, Kepler-90i. Den nye planeten, som kretser rundt en stjerne omtrent 2545 lysår unna, er omtrent 1, 3 ganger Jordens størrelse og blemmer varmt - rundt 800 grader Fahrenheit. Funnet er unikt av noen få grunner: Kepler-90i er for det første den åttende planeten i det tidligere oppdagede solsystemet Kepler-90, noe som gjør dette fjerntliggende systemet til den eneste familien av eksoplaneter med så mange planeter som vår egen.
Men kanskje mer imponerende er hvordan forskere fant planeten: ved å bruke et Google-utviklet kunstig nevralt nettverk. Den grunnleggende ideen bak nevrale nettverk er at i stedet for å programmere spesifikke regler til en datamaskin, forskere mater den datamaskinen et stort sett med data, og systemet utvikler sin egen måte å utføre den spesifikke oppgaven. Lag med datamaskin "nevroner" gjør hver enkelt enkle beregninger, og overfører resultatet til et annet lag, sier Chris Shallue, en programvareingeniør fra Google som spesialiserer seg på nevrale nettverk, på en pressekonferanse.
Slike systemer har tidligere blitt brukt til å oversette mellom språk, identifisere brystkreftsvulster eller til og med å identifisere hotdogs kontra ikke hotdogs. "Tanken vår var å vende denne teknikken til himmelen og lære et maskinlæringssystem hvordan man kan identifisere planeter rundt langt borte stjerner, " sier Shallue. Hans teams resultater er akseptert for publisering i The Astronomical Journal.
Oppdagelsen av Kepler-90i markerer det første kjente åtte-planeters solsystemet bortsett fra vårt eget - og det kan være mange flere. (NASA / Wendy Stenzel) For å bruke denne typen system for eksoplanettjakt, henvendte forskere seg til den enorme databasen med planetkandidater som romteleskopet Kepler har samlet seg siden lanseringen i 2009. Kepler har overvåket lysstyrken til omtrent 200 000 stjerner, og ser på svake fall i lyset— det kalt tegn på en kretsende planet. Forskere eller innbyggerforskere på bakken sorterer deretter disse dataene for hånd (noen ganger ved hjelp av statistiske teknikker) for å identifisere de mest sannsynlige planetariske kandidater.
Det er en overveldende og tidkrevende prosess: Fra de omtrent 35 000 signalene om mulige eksoplaneter som kretser rundt stjerner utenfor solsystemet vårt, har forskere så langt bekreftet 2525 eksoplaneter. "Denne prosessen er som å lete etter nåler i en høystakk, " sier Shallue.
For å hjelpe til med å begrense mulige kandidater fokuserer forskere stort sett på de største fallene i lyset fra stjernene, som betyr de mest sannsynlige planetkandidatene. Så Shallue og teamet på NASA snudde et nevralt nettverk på de svakere fallene og jaktet etter planeter i dataene.
Forskerne matet først systemet rundt 15.000 Kepler-stjerner med allerede merkede kretsende planeter. Da ga det nevrale nettverksdata fra 670 stjerner som var kandidater i jakten på systemer med flere planeter. Analysen slo opp to nye eksoplaneter: Kepler-90i og Kepler-80g, som er den 6. planeten i systemet. Statistisk sett, sier Vanderburg, er det bare en av 10.000 sannsynlighet for at dette er falske positiver.
Nevralt nettverk klarte å finne disse nålene i høystakken langt raskere og mer effektivt enn mennesker ville gjort, sier Shallue. "Dette er en veldig kraftig teknikk, " understreker Courtney Dressing, en astronom ved University of California i Berkeley som ikke var involvert i studien. "Og de kunne ta dette og bruke det på flere stjerner og kanskje finne flere planeter også."
Den nye teknikken øker også muligheten for at systemer med åtte - eller enda flere - planeter tross alt ikke er så rare. "I solsystemet vårt vet vi at vi har åtte planeter fordi vi er i systemet, kan vi se på alle planetene, " sier Dressing. Men hvis du tok et system nøyaktig som vårt og plasserte det 30 lysår unna, hva ville vi da se fra Jorden? Vi ville sannsynligvis se den massive gassgiganten Jupiter og muligens Jorden, sier Dressing. "Men vi ville sannsynligvis ikke vite om noen av de andre planetene, " sier hun.
Til og med Kepler-90 kan ha flere kretsende kropper, sier Andrew Vanderburg, postdoktor ved University of Texas, Austin, som er forfatter for den nye studien. "Det ville nesten være overraskende for meg hvis det ikke var flere planeter rundt denne stjernen, " sier han og merker at planeten har et stort område rundt den som forskere ennå ikke har undersøkt.
Forskerne håper å videreutvikle deres AI-system for å forbedre evnen til å identifisere falske positiver og erte gjennom kompleksitetene i Kepler-dataene. De planlegger også å dra nytte av mer av den tilleggsinformasjonen som Kepler samler inn om stjernene, forklarer Dressing.
Ideen om denne planetariske overfloden er spennende av et par grunner, sier Dressing. For det første betyr det at det bare er flere steder i galaksen vår der livet kunne ha utviklet seg. Men det kan også "endre vårt bilde av hvordan planeter dannes i utgangspunktet, " legger hun til.
Den nye studien kan også være starten på et betimelig samarbeid. Transiting Exoplanet Survey Satellite skal lanseres i mars 2018 for å kikke seg mot de nærliggende stjernene på jakt etter kretsende kropper. "Det datasettet vil være så stort, at hvis vi er i stand til å bruke de sofistikerte beregningsverktøyene og nevrale nettverkene for å klassifisere planeter, vil vi være mye lenger med å karakterisere planeter enn vi ville vært hvis vi stolte på menneskets øyne [alene ], "Sier Dressing. For henne fremhever dette nyeste funnet" fordelen ved å samle folk fra forskjellige ferdighetssett for å se på et nytt problem. "
