Новый алгоритм глубокого обучения может найти Землю 2.0
Как машинное обучение может помочь астрономам находить экзопланеты, похожие на Землю? Это то, на что надеется обратить внимание в новом исследовании, поскольку команда международных исследователей исследовала, как новый алгоритм, основанный на нейронной сети, может быть использован для обнаружения экзопланет, похожих на Землю, с использованием данных метода определения лучевой скорости (RV). Это исследование может помочь астрономам разработать более эффективные методы обнаружения экзопланет земного типа, которые традиционно трудно идентифицировать в данных RV из-за интенсивной звездной активности звезды-хозяина. Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv. В исследовании отмечается: "Машинное обучение является одним из наиболее эффективных и успешных инструментов для обработки больших объемов данных в научной сфере. Было предложено множество алгоритмов, основанных на машинном обучении, для снижения звездной активности, чтобы лучше обнаруживать планеты с малой массой и/или долгим периодом существования. Эти алгоритмы можно разделить на две категории: обучение под наблюдением и обучение без присмотра.
Преимущество обучения под наблюдением заключается в том, что предлагаемая модель содержит большой набор переменных и позволяет делать относительно точные прогнозы на основе данных обучения." В ходе исследования исследователи применили свой алгоритм к трем звездам, чтобы убедиться в его способности идентифицировать экзопланеты в данных о звездной активности: нашему солнцу, Альфе Центавра B (HD 128621) и Тау Кита (HD 10700), причем Альфа Центавра B расположена примерно в 4,3 световых годах от Земли и Тау Кита находится примерно в 12 световых годах от Земли. После включения имитированных планетарных сигналов в алгоритм исследователи обнаружили, что их алгоритм успешно идентифицировал имитированные экзопланеты с потенциальными периодами обращения в диапазоне от 10 до 550 дней для нашего Солнца, от 10 до 300 дней для Альфы Центавра B и от 10 до 350 дней для Тау Кита. Важно отметить, что в настоящее время у Альфы Центавра B было обнаружено несколько потенциальных экзопланет, но ни одна из них не была подтверждена, в то время как у Тау Кита в настоящее время есть восемь экзопланет, перечисленных в ее системе как "неподтвержденные".
Кроме того, алгоритм определил, что эти результаты соответствуют Альфе Центавра B и Тау Кита, которые потенциально могут иметь экзопланеты, примерно в четыре раза превышающие размеры Земли, а также находящиеся в пределах обитаемых зон этих звезд. После добавления в алгоритм дополнительных данных о звездной активности исследователи обнаружили, что алгоритм успешно идентифицировал смоделированную экзопланету, которая примерно в 2,2 раза больше Земли и вращается на том же расстоянии, что и Земля от нашего Солнца. В выводах исследования отмечается: "В этой статье мы разработали структуру нейронной сети для эффективного снижения звездной активности на спектральном уровне, чтобы улучшить обнаружение планет с малой массой на периодах от нескольких дней до нескольких сотен дней, соответствующих обитаемой зоне звезд солнечного типа." Хотя исследование было сосредоточено на поиске экзопланет, похожих на Землю, в данных RV, исследователи отмечают, что дополнительные данные, включая время прохождения, фазу и космическую фотометрию, могут быть использованы для идентификации экзопланет, похожих на Землю.
Они подчеркивают, что это может быть достигнуто с помощью космического телескопа PLATO Европейского космического агентства, который в настоящее время разрабатывается и запуск которого намечен на 2026 год. После запуска он будет размещен в точке Лагранжа Солнце-Земля L2, расположенной на противоположной стороне Земли от Солнца, где он будет сканировать до миллиона звезд в поисках экзопланет, используя транзитный метод с акцентом на земные (скалистые) экзопланеты. Это исследование было проведено в связи с тем, что на момент написания статьи число подтвержденных НАСА экзопланет достигло 5632, что включает в себя 201 экзопланету земного типа, а также предоставляет предстоящей миссии PLATO широкие возможности для обнаружения еще многих экзопланет земного типа в нашей галактике Млечный Путь.
