14 декабря началась конференция NASA, на которой специалисты исследовательского центра Годдарда, команда космического телескопа «Кеплер» и разработчики искусственного интеллекта в Google рассказали о новых экзопланеты, открытые с помощью искусственного интеллекта.
Вокруг звезды Kepler-90 на расстоянии 2 545 световых лет от Земли вращается восемь планет – столько же, сколько в Солнечной системе; восьмая и самая дальняя от звезды, Kepler-90i, – горячая кам’яниста планета с периодом вращения вокруг звезды 14,4 дни – была обнаружена людьми, а алгоритмом машинного обучения Google, что анализировал собранную «Кеплером» фотометрию.
Космический телескоп «Кеплер» измеряет светимость звезд на небольшом участке звездного неба и обнаруживает экзопланеты за периодическими изменениями светимости, что возникают когда планеты проходят по диску своих звезд. За годы работы (телескоп был запущен в 2009 году, текущая, вторая миссия началась в 2014 г) «Кеплер» накопил огромный массив данных.
Разработчик ШИ Google Кристофер Шаллоу (Christopher Shallue) и астроном Эндрю Вандербург (Andrew Vanderburg) пропустили через алгоритм машинного обучения ранее обработанные вручную данные «Кеплера» и обнаружили восьмую планету в системе звезды Kepler-90 в сузір’ї Дракона, семь планет которой уже были известны. Повторный анализ светимости Kepler-90 обнаружил еще один слабый сигнал, который свидетельствует о присутствии восьмой планеты, и позволил оценить ее размеры и физические характеристики.
Планета, которая получила название Kepler-90i, похожа на Меркурий: она небольшая и кам’яниста, расположена ближе других планет к своей звезды и потому раскаленная; температура на ее поверхности, по расчетам специалистов, превышает 400 градусов по Цельсию.
Орбиты других планет-соседей расположены очень близко друг к другу, орбита последней из них, Kepler-90h, удалена от звезды на расстояние, примерно равное расстоянию от Земли до Солнца. На конференции Вандербург назвал Kepler-90 мини-версии Солнечной системы: в ней также есть небольшие кам’янисті планеты и газовые гиганты, но их орбиты расположены очень близко как друг к другу, да и до звезды.
Идея использовать ИИ для поиска экзопланет пришла к программиста Шаллоу, когда он узнал, что современная астрономия накопила массив данных, слишком большой для ручной обработки. «В свободное от работы время я гуглив “поиск экзопланет с большим массивом данных” и наткнулся на миссию “Кеплер”», – рассказал Шаллоу на пресс-конференции. За последние четыре года работы телескоп обнаружил 35 тысяч сигналов, которые потенциально могут означать наличие экзопланет. Наиболее многообещающие из них оказываются и верифицируются с помощью специализированного ПО и вручную, но оба эти способы иногда пропускают слабые паттерны – такие, как то, что обнаружил ШИ в светимости звезды Kepler-90.
Сначала Шаль и Вандербург «натренували» алгоритм на 15 тысячах ранее обработанных сигналов из каталога «Кеплера»; до конца сессии нейросеть верно определяла сигналы, которые говорят о присутствие экзопланет, в 96% случаев. Затем в нейросеть загрузили данные о светимости 670 звезд, вокруг которых ранее уже нашли экзопланеты. Ученые рассчитывали на то, что алгоритм выявит слабые и поэтому пропущенные сигналы людьми. Нейросеть неоднократно делала ложные выводы, считая экзопланеты случайные сигналы и шумы, но некоторые из ее результатов оказались вполне убедительными: в системе звезды Kepler-80 она обнаружила шестую планету, что находится в ритмическом орбитальном резонансе с четырьмя другими, а в системе Kepler-90 нейросеть подтвердила существование восьмой планеты.
Теперь Шаль и Вандербург планируют обработать с помощью ИИ полный архив данных «Кеплера», что содержит измерения яркости больше 150 тысяч звезд.
Статья с описанием открытий, сделанных с помощью ИИ на основе данных «Кеплера», готовится к публикации в журнале The Astronomical Journal.
