Искусственный интеллект и линзирование будут использовать для определения масс свободно плавающих планет

Охотники за экзопланетами нашли тысячи планет, большинство из которых вращаются вокруг своих звезд-хозяев, но было обнаружено относительно немного инопланетных миров, которые свободно плавают по галактике в виде так называемых планет-изгоев, не привязанных ни к одной звезде. Многие из астрономов считает, что эти планеты встречаются чаще, чем мы думаем, но наши методы не могут справиться с их поиском.

Об этом рассказывают в Центре космических полетов НАСА им. Годдарда.

Большинство экзопланет, обнаруженных на сегодняшний день, были найдены потому, что они производят небольшие падения в наблюдаемом свете своих звезд-хозяев, когда проходят через диск звезды с нашей точки зрения. Эти события называются транзитами.

Космический телескоп НАСА Нэнси Грейс Роман проведет опрос для выявления еще многих экзопланет, используя мощные методы, доступные для широкоугольного телескопа. Звезды в нашей галактике Млечный Путь двигаются, и случайные выравнивания могут помочь нам найти планеты-изгои. Когда свободно плавающая планета точно выравнивается с дальней звездой, это может привести к тому, что звезда станет ярче. Во время таких событий гравитация планеты действует как линза, которая на короткое время увеличивает свет фоновой звезды. Хотя Роман может найти планеты-изгои с помощью этой техники, называемой гравитационное микролинзирование, существует один недостаток – расстояние до планеты-линзы плохо известна.

Ученый Годдарда, доктор Ричард К. Барри разрабатывает концепцию миссии под названием «Современный анализ параллакса линзирования и автономный анализ переходных процессов» (CLEoPATRA) для использования эффекта параллакса при исчислении этих расстояний. Параллакс – это кажущийся сдвиг положения объекта переднего плана для наблюдателей в разных местах. Наш мозг использует немного разные взгляды с наших глаз для того, чтобы мы могли видеть глубину. Астрономы в XIX веке впервые установили расстояние к недалеко расположенным к нам звездам, используя тот же эффект, измеряя, как сместилось их положение относительно фоновых звезд на фотографиях, сделанных, когда Земля находилась на противоположных сторонах своей орбиты.

Это работает немного иначе с микролинзированием, где кажущееся выравнивание планеты и дальней фоновой звезды сильно зависит от положения наблюдателя. В этом случае два очень отдаленных наблюдателя, каждый из которых имеет точные часы, станут свидетелями одного и того же события микролинзирования в несколько разное время. Задержка времени между двумя выявлениями позволяет ученым определять расстояние к планете.

Для максимизации эффекта параллакса, CLEoPATRA присоединят к марсианской миссии, которая стартует примерно в то же время, что и космический телескоп Роман, - все ещё запланирован на конец 2025 года. Это позволит вывести ее на свою орбиту вокруг Солнца, которая будет находиться на достаточном расстоянии от Земли для эффективного измерения сигнала параллакса микролинзирования и получения недостающей информации.

Концепцию CLEoPATRA также будет поддерживать "Эксперимент с инфракрасного микролинзирования с первичным фокусом" (PRIME) – наземный телескоп, который сейчас оснащается камерой с четырьмя детекторами, разработанных миссией Роман. Оценки масс планет с микролинзированием, обнаруженные как Роман, так и PRIME, будут значительно улучшены одновременными параллаксными наблюдениями, предоставленными CLEoPATRA.

"CLEoPATRA будет находиться на большом расстоянии от основной обсерватории – Роман, или телескопа на Земле", - сказал Барри. "Тогда сигнал параллакса должен позволить нам вычислить достаточно точные массы для этих объектов, тем самым увеличивая научную отдачу".

Стелла Иситани Сильва, научный сотрудник Годдарда и аспирант Католического университета Америки в Вашингтоне говорит, что понимание этих свободно плавающих планет поможет заполнить некоторые пробелы в наших знаниях о том, как образуются планеты.

"Мы хотим найти несколько свободно плавающих планет и попытаться получить информацию об их массах, чтобы понять, что для них характерно, а что нет", - сказала Иситани Сильва. "Получение информации о массе важно для понимания их планетарного развития".

Для эффективного поиска этих планет, CLEoPATRA, которая в начале августа завершила исследования в Лаборатории планирования миссий на космодроме Уоллопс, будет использовать искусственный интеллект. Д-р Грег Ольмшенк, постдокторант, работающий с Барри, разработал для этой миссии искусственный интеллект под названием "Быстрая сортировка с машинным обучением" (RAMjET).

"Я работаю с определенными видами искусственного интеллекта, которые называются нейронными сетями", - сказал Ольмшенк. "Это тип искусственного интеллекта, который будет учиться на примерах. Итак, вы приводите ему кучу примеров того, что вы хотите найти, и того, чего вы хотите, чтобы он отфильтровал, а потом он научится распознавать закономерности в этих данных, чтобы попытаться найти вещи, которые вы хотите сохранить, и вещи, которые вы хотите отбросить".

В конце концов, ИИ узнает, что ему нужно идентифицировать, и будет отправлять только важную информацию. Фильтруя эту информацию, RAMjET поможет CLEoPATRA преодолеть чрезвычайно ограниченную скорость передачи данных. CLEoPATRA придется наблюдать за миллионами звезд примерно каждый час, и нет никакой возможности послать все эти данные на Землю. Поэтому космическому аппарату придется анализировать данные на борту и отправлять только измерения для источников, которые он определит как события микролинзирования.

"CLEoPATRA позволит нам оценить много высокоточных масс для новых планет, обнаруженных Роман и PRIME", - сказал Барри. "И это может позволить нам впервые зафиксировать или оценить фактическую массу свободно плавающих планет – что никогда ранее не делалось. Так круто и так увлекательно. Действительно, сейчас новый золотой век для астрономии, и я просто в восторге от этого".

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.