Po latach żmudnych poszukiwań planet poza Układem Słonecznym zbliżamy się do zwiększenia puli znanych tego typu obiektów do 5000. Spory udział w tym osiągnięciu ma zespół astronomów z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles (UCLA), który w ramach ostatnich badań zidentyfikował 366 wcześniej nieznanych potencjalnych egzoplanet.

Na odkrycie tak wielu obiektów w stosunkowo krótkim czasie pozwoliło opracowanie algorytmu, zdolnego do wykrywania spadków jasności gwiazd. Takie spadki można zarejestrować, gdy między gwiazdą a obserwatorem (w tym przypadku teleskopem) przechodzi obiekt, który chwilowo przysłania gwiazdę i przyćmiewa jej światło. Jeśli spadki jasności zachodzą regularnie, wskazuje to na obecność egzoplanety orbitującej wokół gwiazdy.

Choć w teorii wszystko brzmi bardzo prosto, to w praktyce identyfikacja podobnych spadków jasności jest bardzo trudna. Przypomina poszukiwania martwego piksela w ogromnym obrazie. Dotychczas tę żmudną pracę wykonywano głównie „ręcznie”, co oznacza, że naukowcy sami musieli śledzić nagrania z teleskopów, aby zidentyfikować potencjalne egzoplanety. Teraz może wyręczyć ich w tym algorytm.

Algorytm zidentyfikował 366 nowych egzoplanet

Algorytm opracowany przez Jona Zinka, astronoma z UCLA, został zaprogramowany tak, aby wykrywać cykliczne spadki jasności gwiazd. Zespół badawczy wprowadził do oprogramowania ponad 800 milionów obrazów pochodzących z drugiej misji teleskopu Kepler. Łącznie było to blisko 500 terabajtów danych!

Narzędzie „przemieliło dane” i rozpoznało łącznie 747 egzoplanet. 381 z nich należało do wcześniej zidentyfikowanych egzoplanet i to na nich algorytm uczył się rozpoznawać kolejne. Pozostałe 366 obiektów stanowiły wcześniej nieznane potencjalne egzoplanety.

Wśród odkryć dokonanych przez nowy algorytm szczególnie interesujący jest system zawierający dwa podobne do Saturna gazowe olbrzymy, krążące niezwykle blisko swojej gwiazdy macierzystej i siebie nawzajem. Takie nietypowe przypadki cieszą się wyjątkowym zainteresowaniem planetologów, ponieważ pozwalają nam lepiej rozumieć fizykę, która odgrywa rolę w tworzeniu się planet.

ExoMiner potwierdzi, czy to egzoplanety

W drugim etapie badań, który ma na celu potwierdzenie, że wykryte obiekty to egzoplanety, z pomocą Zinkowi może przyjść ExoMiner. Narzędzie powstałe dzięki Hamedowi Valizadeganowi z Uniwersyteckiego Stowarzyszenia Badań Kosmicznych (USRA) działa na superkomputerze Pleiades NASA. Potrafi ono odróżnić prawdziwą egzoplanetę od „fałszywek”, czyli obserwacji mylnie interpretowanych jako egzoplanety.

Ogólnie rzecz biorąc, gdy jakiś sygnał zostaje zidentyfikowany jako potencjalna egzoplaneta, początkowo jest zgłaszany jako „kandydat na egzoplanetę”. Oznacza to, że wymagana jest dodatkowa obserwacja, która pozwoli wykluczyć inne przyczyny spadków jasności gwiazd i potwierdzi, że mamy do czynienia z egzoplanetą.

Do kategorii kandydatów należą wszystkie egzoplanety odkryte w ramach badań Zinka, ale w kolejce czekają też setki innych obiektów, które mogą być egzoplanetami. Potwierdzenie, czy rzeczywiście nimi są, może być jeszcze trudniejsze, niż ich pierwsza identyfikacja, bo wymaga większej pracy i nieco „astronomicznej gimnastyki”.

Ale zespół Valizadegana opracował głęboką sieć neuronową o nazwie ExoMiner, która może znacznie ułatwić to zadanie. – ExoMiner jest bardzo dokładny i pod pewnymi względami bardziej niezawodny niż istniejące klasyfikatory maszynowe i eksperci razem wzięci. Jest wolny od błędów popełnianych przez ludzi. Jeśli ExoMiner mówi, że coś jest planetą, możesz być pewien, że to planeta – mówi Valizadegan, przekonany o nieomylności nowego systemu.

W jednej z pierwszych prób ExoMiner został wykorzystany do analizy danych pochodzących z archiwum Keplera, dotyczących kandydatów na egzoplanty. Były to więc potencjalne egzoplanety, które zostały już zidentyfikowane (nie w badaniu Zinka), ale czekały na potwierdzenie.

ExoMiner zdołał potwierdzić, że 301 z nich to rzeczywiście egzoplanety. System oszacował też, że żadna z nich nie jest podobna do Ziemi, ani nie znajduje się w potencjalnie nadającej się do zamieszkania strefie swojego układu planetarnego. Mimo to, odkrycie jest ważne dla zrozumienia systematyki układów planetarnych w Drodze Mlecznej. Pomaga też zrozumieć, w jaki sposób układy planetarne ewoluują oraz jakie są prawdopodobne skutki tej ewolucji.

Valizadegan zapowiedział, że po „wyszkoleniu” ExoMinera na danych z Keplera, narzędzie zostanie zaangażowane do identyfikowania egzoplanet w ramach innych misji. To sprawi, że liczba potwierdzonych planet pozasłonecznych w najbliższym czasie może gwałtownie wzrosnąć


Źródła: The Astronomical Journal, arXiv.