کشف سیاره هشتم منظومه کپلر ۹۰ با استفاده از هوش مصنوعی

به تازگی و با کشف سیاره هشتم منظومه کپلر 90 به کمک هوش مصنوعی ، اخترشناسان برای نخستین بار با منظومه ای مواجه شدند که سیاراتش به اندازه منظومه شمسی ماست.

منظومه شمسی، هم اکنون با وجود 9 سیاره شناخته شده، از لحاظ تعداد سیاراتی که به دور ستاره‌ی میزان خود گردش می‌کنند، بیشترین سیاره را در خود جای داده است. اکنون، با کشف سیاره هشتم منظومه کپلر 90 که در فاصله 2،545 سال نوری از زمین واقع است، این منظومه هم دارای هشت سیاره است. محققان در این مطالعه از داده‌های تلسکوپ فضایی کپلر ناسا بهره برده‌اند.

کپلر 90 آی ، سیاره هشتم منظومه کپلر 90

سیاره‌ی به تازگی کشف شده کپلر 90 آی (Kepler-90i) نام‌گذاری شده است که سیاره‌ای گرم، حجیم و سنگی است که هر 14.4 روز یک بار به دور ستاره‌ی میزبان خود می‌چرخد. سیاره‌ی کپلر 90 آی، با استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی گوگل کشف شده است. الگوریتم هوش مصنوعی گوگل، با بهره بردن از سیگنال‌های تلسکوپ فضایی، سیارات خارج از منظومه شمسی یا همان سیارات فراخورشیدی را بررسی کرده است.

پل هرتز، مدیر بخش اخترفیزیک ناسا، در خصوص کشف سیاره هشتم منظومه کپلر 90 گفت:

همانطور که انتظار داشتیم، اکتشافات هیجان‌انگیزی در داده‌های ذخیره شده کپلر موجود بودند که منتظر ابزار یا تکنولوژی مناسبی برای کشف شدن بودند. این یافته‌های جدید نشان می‌دهد که داده‌های ما (تلکسوپ فضایی کپلر) می‌تواند به گنجینه ای از داده‌های ارزشمند بدل شوند که تا سال‌ها برای کشفیات جدید محققان مورد استفاده قرار گیرند.

این کشف، درست پس از این انجام گرفت که محققان کریستوفر شالو و اندرو وندربورگ، موفق شده بودند که الگوریتم هوش مصنوعی را طراحی کنند که قادر به خواندن فرکانس‌های نوری ثبت شده توسط تلسکوپ کپلر بود. این نوسانات نوری زمانی ایجاد می‌شوند که سیاره‌ای از مقابل ستاره‌ای عبور می‌کند، چیزی که در اکتشافات فضایی به آن اثر ترانزیتی می‌گویند. کشف سیارات فراخورشیدی به روش ترانزیتی انجام می‌شود.

درواقع یکی از مشکلات اساسی در مطالعه سیارات فراخورشیدی، نور بسیار زیاد ستاره‌های میزبان این سیارات است. به این ترتیب، تقریبا ثبت تصویری مستقیم از این سیارات فراخورشیدی غیرممکن است. در عوض، این سیارات تنها از طریق ترانزیت یا گذر، قابل رصد هستند. زمانی که جرم کوچک‌تری (سیاره‌ای) از مقابل جرم بزرگ‌تری (ستاره‌ای) گذر می‌کند، چند تلسکوپ امکان مشاهده این پدیده را از نقاط مختلف خواهند داشت. هنگامی‌که یک سیاره از مقابل ستاره‌ای عبور می‌کند، نور ستاره را مسدود می‌کند، سیاره‌ای بزرگ‌تر امکان مسدود کردن نور بیشتری را دارد.

در حالی‌که الگوریتم‌های یادگیری ماشینی پیش از این هم در جستجوی پایگاه داده‌های تلسکوپ فضایی کپلر مورد استفاده قرار گرفته بودند، اما این مطالعه‌ی جدید نشان می‌دهد که شبکه‌های هوش مصنوعی می‌توانند ابزار بسیار مهمی در یافتن ضعیف‌ترین سیگنال‌های ثبت شده از دوردست‌ترین سیارات به ما باشند. سیاره‌ی کپلر 90 آی جدید واقع شده در منظومه کپلر 90 ، حدود 30 درصد بزرگ‌تر از زمین است و به ستاره‌ی مادر خود بسیار نزدیک است، این نزدیکی به ستاره‌ی مادر به حدی است که دانشمندان گمان می‌کنند، متوسط دمای سطحی این سیاره به حدود 800 درجه فارنهایت (426 درجه سانتی‌گراد) می‌رسد.

دمایی که می توان با دمای سطحی سیاره‌ی عطارد مقایسه کرد که در فاصله مداری مشابهی نسبت به خورشید می‌چرخد. دمای سمت روز این سیاره به 427 درجه‌ی سلسیوس می‌رسد. در مقابل، دمای سمت شب آن در سردترین حالت می‌تواند به 180 درجه‌ی سلسیوس زیر صفر برسد. دمای میانگین سیاره‌ی عطارد معادل 167 درجه‌ی سانتی‌گراد است.

اندرو واندربورگ، محقق ناسا و اخترشناسی از دانشگاه ایالتی تگزاس در آستین، در این مورد، گفت:

منظومه کپلر 90 شبیه یک نسخه کوچک از منظومه شمسی ما است. در این منظومه، سیارات کوچک در بخش درونی و سیارات بزرگ در بخش بیرونی قرار گرفته‌اند، البته در این منظومه همه‌ی سیارات به ستاره‌ی میزبان خود نزدیک‌تر از سیارات منظومه‌ی شمسی ما هستند.

کریستوفر شالو، یکی از مهندسان نرم افزار ارشد تیم تحقیقاتی گوگل AI، برای نخستین بار ایده استفاده از شبکه عصبی هوش مصنوعی را با بررسی داده‌های تلسکوپ کپلر مطرح کرد. شالو پس از اینکه متوجه شد، نجوم هم مانند دیگر شاخه‌های علم، می‌تواند با جمع‌آوری داده‌هایی حجیم و غیر قابل پردازش سر و کار دارد، تصمیم گرفت که از این تکنولوژی برای پیشرفت‌های فضایی بهره ببرد.

شالو در این مورد گفت:

من در اوقات فراغت خود، به مطالعه اجرام فرا خورشیدی پرداختم و به ماموریت کپلر علاقه‌مند شدم که با مجموعه‌ی عظیمی از داده‌ها سر و کار دارد که به سختی می‌توان تصور کرد توسط انسان قابل بررسی باشند. در نتیجه دریافتم که هوش مصنوعی واقعا در شرایطی که اطلاعات زیادی وجود دارند، می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد.

اطلاعات چهار ساله تلسکوپ فضایی کپلر شامل 35 هزار سیگنال سیاره‌ای است. در این اطلاعات ممکن است که سیگنال‌های ضعیفی وجود داشته باشد که نامکشوف باقی مانده‌اند. شالو و واندربورگ، تصور می‌کنند که این اطلاعات با استفاده از هوش مصنوعی می‌توانند به اکتشافات هیجان‌انگیز فراوانی منتهی شوند.

این دو محقق، ابتدا با بهره بردن از مجموعه‌ای شامل 15 هزار سیگنال از کاتالوگ سیارات فراخورشیدی کپلر، به شبکه عصبی هوش مصنوعی آموزش لازم را دادند. بررسی‌های این محققان نشان داد که این الگوریتم هوش مصنوعی قادر به تشخیص درست 96 درصد سیارات واقعی و غیرواقعی شده است. محققان سپس از این الگوریتم برای جستجوی سیگنال‌های ضعیف ثبت شده در 670 منظومه ستاره‌ای بهره بردند که پیش از این در آن‌ها چندین سیاره کشف شده بود. فرض این محققان بر آن بود که منظومه‌های چند سیاره‌ای بهترین مکان برای جستجوی بیشتر سیارات فراخورشیدی هستند.

البته منظومه‌ کپلر 90 تنها مورد دلخواه برای جستجوی به وسیله هوش مصنوعی نیست. اخترشناسان موفق به کشف شش سیاره در منظومه کپلر 80 شده‌اند. یکی از این سیارات به نام کپلر 80 جی (Kepler-80g) و چهار سیاره همجوارش، تشکیل زنجیره‌ای را داده‌اند که به رزونانس مداری موسوم است. رزونانس مداری زمانی اتفاق می‌افتد که دو (یا چند) جرم کیهانی که به دور جرم دیگری می‌گردند، اثر گرانشی متقابل و متناوبی بر هم داشته باشند. اجرامی که باهم در رزونانس هستند، اثر گرانشی زیادی بر هم می‌گذارند و مدار یکدیگر را تحت تاثیر قرار می‌دهند. این رزوناس مداری، می‌تواند به منظومه ثابتی شبیه هفت سیاره‌ی مشهور، منظومه تراپیست-1 (TRAPPIST-1) منتهی شود.

جسی داتسون، دانشمند پروژه کپلر از مرکز تحقیقات آمیس ناسا در کالیفرنیا، گفت:

این نتایج نشان دهنده ارزش پایدار ماموریت کپلر هستند. روش‌های جدید بررسی داده‌ها، همانند بهره بردن از  الگوریتم‌های یادگیری ماشینی، امیدواری برای پیشرفت‌های قابل ‌وجهی در زمینه‌ی درک ما از منظومه‌های سیاره‌ای در اطراف ستارگان دوردست را افزایش داده است. مطمئن هستم که داده‌های بیشتری در این مجموعه داده‌ها وجود دارند که در انتظار کشف شدن هستند.

.

منبع: astronomynow