Te veel fanfare kondigde NASA zojuist de ontdekking aan van een nieuwe rotsachtige planeet, Kepler-90i. De nieuwe planeet draait ongeveer 2.545 lichtjaar weg om een ster en is ongeveer 1, 3 keer zo groot als de aarde en heet - ongeveer 800 graden Fahrenheit. De vondst is om een paar redenen uniek: Ten eerste is Kepler-90i de achtste planeet in het eerder ontdekte Kepler-90 zonnestelsel, waardoor dit verre systeem de enige familie van exoplaneten is met evenveel planeten als de onze.
Maar misschien nog indrukwekkender is hoe onderzoekers de planeet vonden: door een door Google ontwikkeld kunstmatig neuraal netwerk te gebruiken. Het basisidee achter neurale netwerken is dat, in plaats van specifieke regels in een computer te programmeren, onderzoekers die computer een grote set gegevens invoeren en het systeem zijn eigen manier ontwikkelt om de specifieke taak te volbrengen. Lagen van computer "neuronen" doen elk eenvoudige berekeningen en geven de uitvoer door aan een andere laag, zegt Chris Shallue, een software-ingenieur van Google, gespecialiseerd in neurale netwerken, in een persconferentie.
Dergelijke systemen zijn eerder gebruikt om tussen talen te vertalen, borstkankertumoren te identificeren of zelfs hotdogs versus geen hotdogs te identificeren. "Ons idee was om deze techniek in de lucht te zetten en een machine learning systeem te leren hoe planeten rond verre sterren te identificeren, " zegt Shallue. De resultaten van zijn team zijn geaccepteerd voor publicatie in het Astronomical Journal.
De ontdekking van Kepler-90i markeert het eerste bekende zonnesysteem met acht planeetvlakken naast het onze - en er kunnen er nog veel meer zijn. (NASA / Wendy Stenzel) Om dit soort systeem te gebruiken voor de jacht op exoplaneten, wendden onderzoekers zich tot de enorme database van planetaire kandidaten die de ruimtetelescoop Kepler sinds zijn lancering in 2009 heeft verzameld. Kepler heeft de helderheid van ongeveer 200.000 sterren gecontroleerd en let op zwakke dips in het licht— het veelbetekenende teken van een planeet in een baan. Onderzoekers of burgerwetenschappers ter plaatse sorteren deze gegevens vervolgens handmatig (soms met behulp van statistische technieken) om de meest waarschijnlijke planetaire kandidaten te identificeren.
Het is een afmattend en tijdintensief proces: van de ongeveer 35.000 signalen van mogelijke exoplaneten die in een baan rond sterren buiten ons zonnestelsel draaien, hebben onderzoekers tot nu toe 2.525 exoplaneten bevestigd.
Om mogelijke kandidaten te helpen beperken, concentreren wetenschappers zich meestal op de grootste dips in het licht van de sterren, die de meest waarschijnlijke planetaire kandidaten betekenen. Dus draaiden Shallue en het team van NASA een neuraal netwerk op de zwakkere dalen, op zoek naar planeten in de gegevens.
De onderzoekers voedden het systeem eerst met ongeveer 15.000 Kepler-sterren met reeds gelabelde planeten. Vervolgens gaf het de neurale netwerkgegevens van 670 sterren die kandidaten waren in de zoektocht naar multi-planetaire systemen. De analyse heeft twee nieuwe exoplaneten opgeleverd: Kepler-90i en Kepler-80g, de zesde planeet in zijn systeem. Statistisch gezien, zegt Vanderburg, is er slechts één op 10.000 waarschijnlijk dat dit valse positieven zijn.
Het neurale netwerk was in staat om deze naalden in de hooiberg veel sneller en efficiënter te vinden dan mensen, zegt Shallue. "Dit is een heel krachtige techniek", benadrukt Courtney Dressing, een astronoom aan de Universiteit van Californië in Berkeley, die niet betrokken was bij het onderzoek. "En ze zouden dit kunnen nemen en op meer sterren kunnen toepassen en misschien ook meer planeten vinden."
De nieuwe techniek werpt ook de mogelijkheid op dat systemen met acht - of zelfs meer - planeten toch niet zo vreemd zijn. "In ons zonnestelsel weten we dat we acht planeten hebben omdat we in het systeem zijn, we kunnen alle planeten bekijken", zegt Dressing. Maar als je een systeem zoals het onze zou nemen en het 30 lichtjaar van ons vandaan zou plaatsen, wat zouden we dan van de aarde zien? We zouden waarschijnlijk onze enorme gasreus Jupiter en mogelijk de aarde zien, zegt Dressing. "Maar we zouden waarschijnlijk niets van de andere planeten weten, " zegt ze.
Zelfs Kepler-90 herbergt mogelijk meer in een baan rond de aarde, zegt Andrew Vanderburg, een postdoctorale fellow aan de Universiteit van Texas, Austin, die auteur is van de nieuwe studie. "Het zou me bijna verbazen als er geen planeten meer rond deze ster waren", zegt hij, terwijl hij opmerkt dat de planeet een groot gebied eromheen heeft dat onderzoekers nog moeten onderzoeken.
De onderzoekers hopen hun AI-systeem verder aan te scherpen om het vermogen om valse positieven te identificeren te verbeteren en de complexiteit van de Kepler-gegevens te plagen. Ze zijn ook van plan om te profiteren van meer van de aanvullende informatie die Kepler over de sterren verzamelt, legt Dressing uit.
Het idee van deze planetaire overvloed is opwindend om een aantal redenen, zegt Dressing. Ten eerste betekent dit dat er gewoon meer plaatsen in onze melkweg zijn waar het leven zou kunnen zijn geëvolueerd. Maar het kan ook "ons beeld veranderen van hoe planeten zich in de eerste plaats vormen", voegt ze eraan toe.
De nieuwe studie kan ook het begin zijn van een tijdige samenwerking. De Transiting Exoplanet Survey Satellite wordt in maart 2018 gelanceerd om naar de nabijgelegen sterren te kijken op zoek naar lichamen in een baan om de aarde. "Die dataset zal zo groot zijn, dat als we in staat zijn om de geavanceerde computerhulpmiddelen en neurale netwerken te gebruiken om planeten te classificeren, we veel verder zijn in het karakteriseren van planeten dan we zouden zijn als we op menselijke ogen zouden vertrouwen [alleen ], "Zegt Dressing. Voor haar benadrukt deze nieuwste bevinding" het voordeel van het samenbrengen van mensen uit verschillende vaardigheden om naar een nieuw probleem te kijken. "
