למידה חישובית סייעה לגילוי מערכת שמש המכילה שמונה כוכבי לכת

מערכת השמש שלנו החזיקה עד כה בשיא המספר הגדול של כוכבי לכת סביב כוכב יחיד. מערכת השמש קפלר 90 משווה שיא זה

מערכת השמש שלנו החזיקה עד כה בשיא המספר הגדול של כוכבי לכת סביב כוכב יחיד. מערכת השמש קפלר 90 משווה שיא זה. קפלר 90, השמש של אותה מערכת הוא כוכב הדומה לשמש שלנו, במרחק של כ-2,500 שנות אור. המערכת התגלתה בתצפיות מעקב אחר הכוכבים המתאימים ביותר לאירוח מערכות שמש שגילה טלסקופ החלל קפלר במהלך שנות פעילותו.

אחד מכוכבי הלכת שהתגלו, קפלר-90i – הוא כוכב לכת חם וסלעי המקיף את הכוכב שלו פעם ב- 14.4 יום – נמצא באמצעות למידה חישובית של גוגל. למידה חישובית היא גישת בינה מלאכותית שבוהמחשבים “לומדים” .במקרה זה, המחשבים למד לזהות את כוכבי הלכת על ידי מציאת שינויים באור הכוכב כאשר כוכבי הלכת עוברים בינו לבינינו.

“בדיוק כפי שציפינו, אורבים גילויים מרגשים בנתונים הנמצאים בארכיון של קפלר, המחכים לכלי הנכון או לטכנולוגיה הנכונה כדי לחשוף אותם,”אמר פול הרץ, מנהלת חטיבת אסטרופיזיקה של נאס”א בוושינגטון. “ממצא זה מראה כי הנתונים שלנו ישמשו אוצר לרשות החוקרים במשך השנים הבאות.

החוקרים כריסטופר שאלה Shallue ואנדרו ונדנבורג הכישרו מחשב לזהות כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש בנתוני קפלר גם כאשר השינויים בבהירות הכוכב הם קטנים. המערכת מבוססת על רשתות נוירונים שנבנתה בהשראת חיבור הנוירונים במוח האנושי. הרשת העצבית חפרה בנתוני קפלר ומצא אותות שאיפשרו לזהות את כוכב הלכת השמיני במערכת קפלר 90, השוכנת בקבוצת הכוכבים דרקון.

למידה חישובית שימשה בעבר בחיפושים של מסד הנתונים של קפלר, מחקר המשך זה מדגים כי רשתות עצביות הם כלי מבטיח בגילוי האותות החלשים של עולמות רחוקים.

קפלר-90i גדול בכ-30% יותר מכדור הארץ, והוא קרוב כל כך לכוכב שלו ולכן טמפרטורת פני השטח הממוצע שלו גבוה מ-800 מעלות צלזיוס, כמו בכוכב חמה. כוכב  הלכת החיצוני של המערכת, קפלר – 90h, מקיף אותה במרחק דומה לכוכב שלו כמו מסלול כדור הארץ את השמש.

“מערכת הכוכבים של קפלר-90 הוא כמו גרסת מיני של מערכת השמש שלנו. יש בה כוכבי לכת קטנים בפנים וכוכבי גדולים בחוץ, אבל הכל בה הרבה יותר קרוב”, אמר ונדנבורג, אסטרונום באוניברסיטת טקסס באוסטין.

שאלה, מהנדס תוכנה בכיר בצוות המחקר של גוגל לתבונה מלאכותית –  Google AI, בא עם הרעיון ליישם רשת עצבית לנתוני קפלר. הוא החל להתעניין בגילוי כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש לאחר שלמד כי התחום האסטרונומי הזה כמו ענפים אחרים של המדע, מוצף יותר ויותר בנתונים ככל שמתקדמות הטכנולוגיות לאיסוף נתונים מהחלל.

הפרויקט נולד מיוזמתו של שאלה, כאשר הקדיש את עשרים האחוזים מזמנו כנהוג בגוגל לחיפוש כוכבי לכת בנתוני קפלר, וצירף לפרויקט את ונדנברג.

מסד הנתונים שאסף קפלר בארבע שנות פעולותו מכיל 35,000 אותות מכוכבי לכת אפשריים. בדיקות אוטומטיות בצירוף עין אנושית מאפשרים לאתר את האותות המבטיחים ביותר בנתונים. עם זאת, האותות החלשים מוחמצים לעיתים קרובות. השניים סברו שיהיה מעניין לגלות האם עוד כוכבי לכת אורבים בנתונים.

הם אימנו את הרשת העצבית תחילה לזהות כוכבי לכת שכבר התגלו, ולאחר שהרשת למדה לזהות את הדפוס של מעבר כוכבי לכת, השתמשו החוקרים במודל שלהם כדי לחפש אותות חלשים ב-670 מערכות השמש הידועים שבהם יותר מכוכב לכת אחד. ההנחה שלהם היתה כי המערכות מרובות כוכבי הלכת יהיו המקומות הטובים ביותר לחפש עוד כוכבי לכת..

“היו לנו המון תוצאות שגויות של גילוי כוכב לכת במקום שלא היה בו אך גם פוטנציאל אמיתי לגילוי עוד כוכבי לכת” אמר ונדנבורג. “זה כמו ניפוי דרך סלעים כדי למצוא תכשיטים. אם יש לך מסננת עדינה יותר תתפוס יותר סלעים אבל אתה תוכל גם לתפוס תכשיטים ואוצרות אחרים.”

קפלר-90i לא היה היהלום היחיד שהרשת עצבית איתרה. במערכת קפלר-80, הם מצאו את כוכב הלכת השישי, קפלר 80g שארבעה מכוכבי הלכת שלהם מקיפים את הכוכב בשרשרת תהודה – המקום שבו כוכבי הלכת נעולים באמצעות המשיכה ההדדית שלהם בריקוד מסלולי קצבי. התוצאה היא היא מערכת מאד יציבה.

השניים מבקשים להשתמש ברשת העצבית שלהם לחפש כוכבי לכת סביב כל הכוכבים שצילם קפלר – למעלה מ-150 אלף כוכבים, ולחפש בהם אותות שאולי נעלמו מפני החוקרים הקודמים.

קפלר הפיק  את מסד הנתונים חסר התקדים המשמש לגילוי כוכבי לכת לאחר שהתבונן באיזור אחד בשמים במשך ארבע שנים. כעת פועלת החללית במשימה ארוכה, וחוזרת לכל איזור כל 80 ימים.

“תוצאות אלו ממחישות את הערך של משימת קפלר,” אמרה ג’סי דוטסון, מדענית במשימת קפלר במרכז המחקר איימס של נאס”א בעמק הסיליקון בקליפורניה. “דרכים חדשות להסתכל על הנתונים, כמו שנעשה במחקר זה תוך שימוש בלמידת נכונה מבטיחה להמשיך להניב התקדמות משמעותית בהבנה שלנו של מערכות כוכבי הלכת סביב כוכבים אחרים אני בטוחה שיש עוד הרבה כוכבי לכת בנתונים המחכים לאנשים שיגלו אותם.”

אתר משימת קפלר של נאס”א

עוד בנושא באתר הידען:

• טלסקופ החלל קפלר מצא 219 כוכבי לכת נוספים וחשף פער ברור בין כוכבי לכת ארציים ומיני-נפטונים
• נתוני קפלר מגבירים את הסבירות לתפוצה רחבה של החיים ביקום
• שבעה כוכבי לכת צצים על כל גבעה – תגלית של קפלר הביאה לשבירת השיא של כוכבי לכת במערכת שמש אחת