Umelá inteligencia objavuje planéty

Vedci využili umelú inteligenciu na spracovanie údajov z družice Kepler poľujúcej na exoplanéty a objavili prvý systém s ôsmimi planétami. Objav je výsledkom spolupráce medzi astronómami a inžiniermi zo spoločnosti Google.

Neurónové siete, aplikácia umelej inteligencie, pomohli detegovať aj planéty. Spolupráca medzi astronómami a inžiniermi zo spoločnosti Google vyústila do neurónovej siete, ktorá v predbežnom súbore exoplanét detegovaných satelitom Kepler objavila dve exoplanéty veľkosti Zeme.

Dve obežnice podobné Zemi

Prvá planéta veľkosťou podobná Zemi je Kepler-90i, pravdepodobne skalnatá planéta patriaca do prvého známeho 8-planétového systému – mimo nášho vlastného. Všetkých osem planét tejto sústavy je bližšie k svojej hviezde ako Zem k Slnku. Druhou planétou je Kepler-80g, šiesta planéta v ďalšom systéme, obiehajúca okolo hviezdy v rezonancii so štyrmi svojimi spolupútnikmi. Rezonancia poskytuje dráhe stabilitu a dokonca sú tieto planéty ešte tesnejšie rozmiestnené než v prípade systému Kepler-90. Obidve planéty majú rozmery podobné ako Zem, ale svoju hviezdu obehnú približne za 14 dní, takže nenúkajú príjemné podmienky pre život. Ich povrchové teploty sú 700 K (427 oC) a 420 K (147 oC). Tieto najnovšie objavy sú dôležité najmä kvôli možnostiam detekcie exoplanét.

Ako skúmať všetky signály

Kepler monitoruje hviezdy a zaznamenáva ich jasnosť v čase – vytvára tzv. svetelnú krivku. Potom sa algoritmus programu na spracovanie dát pozrie na opakujúce sa poklesy na svetelnej krivke, ktoré môžu indikovať prechádzajúcu (tranzitujúcu) exoplanétu popred hviezdu. Ďalšie triedenie výsledkov robia už ľudia – spolu ide asi o 30 000 signálov. Niektoré planéty sú pravdepodobne skryté v signáloch práve na hraniciach možnosti detekcie, ale spracovať také veľké množstvo údajov je nad ľudské sily. Veľké súbory dát spracúva inžinier Christopher Shallue zo spoločnosti Googlu v projekte Google Brain (Mozog Google) a využíva pritom umelú inteligenciu. Zamyslel sa nad tým, či by umelá inteligencia nemohla identifikovať v množstve dát z Keplera nové planéty a spojil sa s astronómom Andrewom Vanderburgom (University of Texas, Austin).

Inšpirácia z ľudského mozgu

Neurónové siete sú počítačové algoritmy voľne založené na obrovskom množstve spojení (synáps) medzi neurónmi v mozgu. Shallue skonštruoval neurónovú sieť a trénoval ju na rozoznávanie planét, pričom použil 15 000 svetelných kriviek z Keplera preskúmaných predtým astronómami. Potom Vanderburg prebehol svetelné krivky z predbežného súboru 670 hviezd zistených štandardným postupom na identifikáciu signálov, dokonca aj veľmi slabých, aby zásobil algoritmus dostatočným množstvom dát. Neurónová sieť zachytila štyri pravdepodobné planéty. Dve z nich, Kepler-90i a Kepler80g, sa zdajú byť reálne planéty. Shallue a Vanderburg chcú rozšíriť svoj súbor dát tak, aby obsiahol všetkých 150 000 hviezd v zornom poli ďalekohľadu Kepler. Neurónové siete by sa mohli volať umelo inteligentné, ich algoritmus je dobrý len v tej oblasti, ktorú sa naučil. To, čo sa naučil, nevie zovšeobecňovať tak, ako to robí človek. Ak chcú astronómovia aplikovať podobné metódy aj na misii Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), ktorá by mala štartovať v tomto roku, musia zostaviť iný algoritmus a znova ho natrénovať.

V očakávaní ďalších objavov

Exoplanéta Kepler-90i obieha svoju hviezdu, ktorá je o niečo hmotnejšia a svietivejšia než Slnko. Planéty okolo tejto hviezdy sú segregované – menšie sú bližšie k nej a väčšie sú ďalej. Na prvý pohľad sa zdá, že to súhlasí so štandardným modelom toho, ako planéty vznikajú – väčšie plynné obry vznikajú ďalej, kde môžu molekuly kondenzovať na ľad. Ale všetkých osem planét okolo hviezdy Kepler-90 obieha vnútri tzv. snežnej čiary. My však ešte celkom dobre nerozumieme procesu vzniku planét a ich migrácii, upozorňuje Vanderburg. Možno je v Keplerových meraniach skrytých ešte viac planét.

RNDr. Zdeněk Komárek
Foto www.nasa.gov/ames/kepler