Ученые обратились к ИИ для нахождения массы свободно плавающих планет

Большинство экзопланет, обнаруженных на сегодняшний день, были обнаружены, когда производили небольшие провалы в наблюдаемом свете своих звезд, проходя через звездный диск с нашей точки зрения. Эти события называют транзитами.

Космический телескоп Нэнси Грейс Роман (RST) НАСА проведет исследование, чтобы обнаружить еще много экзопланет, используя мощные методы, доступные для широкоугольного телескопа. Звезды в нашей галактике движутся, и случайные совпадения могут помочь найти планеты-изгои. Когда свободно плавающая планета точно совпадает с далекой звездой, это может привести к тому, что звезда станет ярче. Во время таких событий гравитация планеты действует как линза, которая ненадолго увеличивает свет фоновой звезды. Хотя RST может находить планеты-изгои с помощью этой техники, называемой гравитационным микролинзированием, есть один недостаток - расстояние до линзирующей планеты плохо известно.

Ученый Годдарда доктор Ричард К. Барри разрабатывает концепцию миссии под названием Contemporaneous LEnsing Parallax and Autonomous TRansient Assay (CLEoPATRA), чтобы использовать эффекты параллакса для расчета этих расстояний. Параллакс - это очевидный сдвиг в положении объекта переднего плана, видимый наблюдателями из разных мест. Астрономы в 19 веке впервые установили расстояния до ближайших звезд, используя тот же эффект, измеряя, как их положение смещается относительно фоновых звезд на фотографиях, сделанных, когда Земля находилась на противоположных сторонах орбиты.

Немного по-другому это работает с микролинзированием, где видимое выравнивание планеты и далекой звезды на заднем плане сильно зависит от положения наблюдателя. В этом случае два хорошо разделенных наблюдателя, у каждого из которых есть точные часы, будут свидетелями одного и того же события микролинзирования в немного разное время. Задержка между двумя обнаружениями позволяет ученым определить расстояние до планеты.

Чтобы максимизировать эффект параллакса, CLEoPATRA отправится на марсианскую миссию, которая стартует примерно в то же время, что и RST, в настоящее время запланированный на конец 2025 года. Это поместит ее на собственную орбиту вокруг Солнца, которая достигнет достаточного расстояния от Земля, чтобы эффективно измерить сигнал параллакса микролинзирования и заполнить недостающую информацию.

Концепция CLEoPATRA также будет поддерживать эксперимент по инфракрасному микролинзированию PRime-focus (PRIME) - наземный телескоп, который оснащен камерой с четырьмя детекторами, разработанными миссией RST. Массовые оценки планет с микролинзированием, обнаруженные как RST, так и PRIME, будут значительно улучшены за счет одновременных наблюдений за параллаксом, предоставленных CLEoPATRA.

«CLEoPATRA будет находиться на большом расстоянии от главной обсерватории, RST или PRIME», - сказал Барри. «Сигнал параллакса должен позволить вычислить довольно точные массы этих объектов, тем самым увеличивая научную отдачу».

Чтобы эффективно найти свободно плавающие планеты, CLEoPATRA, которая в начале августа завершила исследование Лаборатории планирования миссий в Уоллопсе, будет использовать искусственный интеллект. Доктор Грег Олмшенк разработал для этой миссии ИИ RApid Machine learnEd Triage (RAMjET).

«Я работаю с определенными видами искусственного интеллекта - нейронными сетями», - сказал Ольмшенк. «Это тип искусственного интеллекта, который будет учиться на примерах. Даете ему несколько примеров того, что хотите найти, и того, что хотите отфильтровать, а затем он научится распознавать закономерности в эти данные, чтобы попытаться найти то, что нужно сохранить, и то, что нужно выбросить».

В конце концов ИИ узнает, что ему нужно идентифицировать, и отправит обратно только важную информацию. При фильтрации этой информации RAMjET поможет CLEoPATRA преодолеть чрезвычайно ограниченную скорость передачи данных. CLEoPATRA придется наблюдать за миллионами звезд каждый час или около того, и нет никакого способа отправить все эти данные на Землю. Следовательно, космический аппарат должен будет анализировать данные на борту и отправлять обратно только измерения для источников, которые он обнаружит как события микролинзирования.

«CLEoPATRA позволит нам с высокой точностью оценить массы новых планет, обнаруженных RST и PRIME», - сказал Барри. «Это позволит впервые зафиксировать или оценить фактическую массу свободно плавающей планеты – подобное никогда раньше не делалось. Сейчас наступил новый золотой век для астрономии, и я просто очень взволнован по этому поводу».