Zu viel Fanfare hat die NASA gerade die Entdeckung eines neuen felsigen Planeten, Kepler-90i, angekündigt. Der neue Planet umkreist einen etwa 2.545 Lichtjahre entfernten Stern und ist ungefähr 1, 3-mal so groß wie die Erde. Er ist glühend heiß - etwa 800 Grad Fahrenheit. Der Fund ist aus mehreren Gründen einzigartig: Zum einen ist Kepler-90i der achte Planet im zuvor entdeckten Kepler-90-Sonnensystem, was dieses ferne System zur einzigen Familie von Exoplaneten mit so vielen Planeten wie unseren macht.
Aber vielleicht noch beeindruckender ist, wie Forscher den Planeten gefunden haben: mithilfe eines von Google entwickelten künstlichen neuronalen Netzwerks. Die Grundidee hinter neuronalen Netzen besteht darin, dass Forscher, anstatt bestimmte Regeln in einen Computer zu programmieren, diesem Computer eine große Menge von Daten zuführen und das System einen eigenen Weg entwickelt, um die bestimmte Aufgabe zu erfüllen. Schichten von Computerneuronen führen jeweils einfache Berechnungen durch und leiten die Ausgabe an eine andere Schicht weiter, sagt Chris Shallue, ein auf neuronale Netze spezialisierter Google-Softwareingenieur, auf einer Pressekonferenz.
Solche Systeme wurden früher verwendet, um zwischen Sprachen zu übersetzen, Brustkrebstumoren zu identifizieren oder sogar Hotdogs im Vergleich zu Nicht-Hotdogs zu identifizieren. "Unsere Idee war es, diese Technik in den Himmel zu bringen und einem maschinellen Lernsystem beizubringen, wie man Planeten um ferne Sterne identifiziert", sagt Shallue. Die Ergebnisse seines Teams wurden zur Veröffentlichung im The Astronomical Journal angenommen.
Die Entdeckung von Kepler-90i markiert neben unserem ersten bekannten Sonnensystem mit acht Planeten noch viel mehr. (NASA / Wendy Stenzel) Um ein solches System für die Exoplanetenjagd zu verwenden, haben die Forscher auf die umfangreiche Datenbank von Planetenkandidaten zurückgegriffen, die das Weltraumteleskop Kepler seit seinem Start im Jahr 2009 zusammengetragen hat. Kepler hat die Helligkeit von rund 200.000 Sternen überwacht und auf schwache Einbrüche im Licht geachtet. das verräterische Zeichen eines umlaufenden Planeten. Forscher oder Bürgerwissenschaftler vor Ort sortieren diese Daten dann manuell (manchmal mit Hilfe statistischer Techniken), um die wahrscheinlichsten Planetenkandidaten zu identifizieren.
Es ist ein anstrengender und zeitintensiver Prozess: Aus den rund 35.000 Signalen möglicher Exoplaneten, die Sterne außerhalb unseres Sonnensystems umkreisen, haben Forscher bisher 2.525 Exoplaneten bestätigt. "Dieser Prozess ist wie das Suchen nach Nadeln im Heuhaufen", sagt Shallue.
Um mögliche Kandidaten einzugrenzen, konzentrieren sich die Wissenschaftler hauptsächlich auf die größten Lichteinbrüche der Sterne, die die wahrscheinlichsten Kandidaten für den Planeten darstellen. Also wandelten Shallue und das NASA-Team ein neuronales Netzwerk in die schwächeren Tiefen und suchten nach Planeten in den Daten.
Die Forscher versorgten das System zunächst mit rund 15.000 Kepler-Sternen mit bereits beschrifteten umlaufenden Planeten. Dann gab es die neuronalen Netzwerkdaten von 670 Sternen, die Kandidaten für die Suche nach Multi-Planet-Systemen waren. Die Analyse ergab zwei neue Exoplaneten: Kepler-90i und Kepler-80g, der sechste Planet in seinem System. Statistisch gesehen gibt es laut Vanderburg nur eine von 10.000 Wahrscheinlichkeiten, dass es sich um falsch positive Ergebnisse handelt.
Das neuronale Netzwerk konnte diese Nadeln im Heuhaufen viel schneller und effizienter finden als Menschen, sagt Shallue. "Dies ist eine wirklich leistungsstarke Technik", betont Courtney Dressing, ein Astronom an der University of California in Berkeley, der nicht an der Studie beteiligt war. "Und sie könnten das nehmen und es auf mehr Sterne anwenden und vielleicht auch mehr Planeten finden."
Die neue Technik erhöht auch die Wahrscheinlichkeit, dass Systeme mit acht - oder sogar mehr - Planeten gar nicht so ungewöhnlich sind. "In unserem Sonnensystem wissen wir, dass wir acht Planeten haben, weil wir im System sind und alle Planeten betrachten können", sagt Dressing. Aber wenn Sie ein System genau wie unser nehmen und es 30 Lichtjahre entfernt platzieren würden, was würden wir dann von der Erde aus sehen? Wir würden wahrscheinlich unseren riesigen Gasriesen Jupiter und möglicherweise die Erde sehen, sagt Dressing. "Aber wir würden wahrscheinlich nichts von den anderen Planeten wissen", sagt sie.
Sogar Kepler-90 beherbergt möglicherweise mehr umlaufende Körper, sagt Andrew Vanderburg, ein Postdoktorand an der Universität von Texas, Austin, der Autor der neuen Studie ist. "Es wäre fast überraschend für mich, wenn es keine Planeten mehr um diesen Stern gäbe", sagt er und bemerkt, dass der Planet ein großes Gebiet um ihn herum hat, das die Forscher noch nicht untersucht haben.
Die Forscher hoffen, ihr KI-System weiter verbessern zu können, um durch die Komplexität der Kepler-Daten Fehlalarme erkennen und ärgern zu können. Sie planen auch, die zusätzlichen Informationen zu nutzen, die Kepler über die Sterne sammelt, erklärt Dressing.
Die Idee dieser planetarischen Fülle ist aus mehreren Gründen aufregend, sagt Dressing. Zum einen bedeutet dies, dass es in unserer Galaxie einfach mehr Orte gibt, an denen sich das Leben hätte entwickeln können. Es könnte aber auch "unser Bild von der Entstehung von Planeten ändern", fügt sie hinzu.
Die neue Studie könnte auch der Beginn einer zeitnahen Zusammenarbeit sein. Der Transiting Exoplanet Survey Satellite soll im März 2018 gestartet werden, um einen Blick auf die Sterne in der Nähe zu werfen, die auf der Suche nach umlaufenden Körpern sind. "Dieser Datensatz wird so groß sein, dass wir, wenn wir in der Lage sind, Planeten mithilfe hochentwickelter Rechenwerkzeuge und neuronaler Netze zu klassifizieren, Planeten wesentlich weiter charakterisieren können, als wenn wir uns auf menschliche Augen verlassen würden [allein] ] ", Sagt Dressing. Für sie unterstreicht diese neueste Entdeckung" den Vorteil, Menschen mit unterschiedlichen Fähigkeiten zusammenzubringen, um ein neues Problem zu untersuchen. "
