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谷歌發現第二太陽 谷歌AI攜手NASA發現第二個太陽系


2018年5月08日15時 今日科學 中國小康網
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今天(北京時間12月15日凌晨2點),NASA正式宣布通過開普勒天文望遠鏡在距地球2545光年遠的開普勒90星系中新發現兩顆行星,進而出現了人類發現的首個具有8顆行星的星系,或許這將是「第二個太陽系」!

開普勒90行星系統

自從2006年國際天文會議將冥王星降級為「矮行星」以後,太陽系也有8顆行星。這是有史以來人類第一次在宇宙中發現和太陽系擁有同樣數量行星的系統。

開普勒90和太陽系對比

而且,這個行星系統和太陽系類似,都是較小的行星在內側,較大的行星在外側,但開普勒90的行星軌道距母星更近,好像「迷你版」太陽系。

2014年,科學家藉助開普勒太空望遠鏡收集到的數據,發現了圍繞Kepler-90公轉的七顆行星。2017年12月14日,NASA和谷歌宣布,他們在這個行星系統中找到了第八顆行星,使其與太陽系並列成為擁有最多行星的已知恆星系統!

新發現的這顆行星被稱為Kepler-90i。

Kepler-90i。| 圖片來源:NASA

Kepler-90i是一顆滾燙的岩石行星,它是Kepler-90系統的八顆行星中最小的一顆,其公轉軌道非常靠近Kepler-90。對它來說,只需要14天就能圍繞其恆星公轉一周,這意味著你每隔兩周就能有一次生日。

Kepler-90 是第一個已知在太陽系之外擁有八顆行星的系統。在這個系統中,行星的軌道更靠近它們的母星,對於Kepler-90i而言,其「一年」只有14天。| 圖片來源:NASA

這顆新發現的行星比地球大30%,表面平均溫度約為427°C,這讓它不太可能孕育出生命。

Kepler-90的行星系統就像是太陽系的縮小版。

Kepler-90恆星系統跟太陽系類似,擁有八顆行星。在兩個系統中,都是小行星離其母星更近,大的離得更遠。| 圖片來源:NASA/Ames Research Center/Wendy Stenzel

它與我們的太陽系一樣,也是靠近恆星周圍的是小行星,而大行星則離得更遠。這種模式表明,在這個系統外側的氣體行星(約與土星和木星的大小相同)的形成方式與太陽系的行星系統相似。

Kepler-90恆星系統內的行星軌道非常緊湊。| 圖片來源:NASA

但Kepler-90系統的軌道更加緊湊,所有八顆行星的軌道都可以被塞進地球繞太陽公轉的軌道之內!

那麼,Kepler-90i是如何被找到的?要知道,即便我們已經擁有能幫助我們更深更廣地對宇宙進行研究的現代科技,但是尋找系外行星仍非易事。與恆星相比,系外行星是冰冷、微小且黑暗的,就像從幾千英里遠的探照燈旁飛過的螢火蟲一樣難以被發現。然而,最近在機器學習的幫助下,我們取得了一些新進展。

由於太陽系以外的行星離我們太遠,因此我們無法直接對它們進行拍攝。開普勒太空望遠鏡的任務是通過測量行星經過恆星時(即凌日),恆星亮度發生的變化,以確認系外行星的存在。一般來說,一顆恆星的亮度下降得越大,行星就越大!| 圖片來源:NASA

天體物理學家尋找系外行星的主要途徑之一是通過自動化的軟體和人工分析,對開普勒太空望遠鏡收集的大量數據進行處理。開普勒在4年的時間內觀測到了約20萬顆恆星,每30分鐘拍攝一張照片,創造了約140億個數據點。這140億個數據點可被轉化成約2x10^15個可能的行星軌道!對如此大量的數據進行處理,即使有最強大的計算機,也是一項極其艱難耗時的任務。為了加速這個過程,科學家轉向了機器學習。(機器學習是一種訓練計算機識別模式的方法,特別適用於對大量數據進行分析理解。方法的關鍵在於:讓計算機自己學習,而不用編寫特定的規則程序。)

利用15000個標記的開普勒信號來訓練機器學習模型以分辨行星信號。接著,科學家利用該模型在670個恆星系統中尋找新的行星,結果發現了先前未被發現的兩顆新行星。| 圖片來源:NASA

通過使用超過15000個開普勒信號的數據集,科學家創建了一個用來區分行星與非行星的模型。在能做到這點之前,它必須能識別由行星引起的信號,以及其他如恆星黑子或雙星系統的天體引起的信號。在模型的測試階段,其識別信號是來自行星或是非行星的準確率高達96%。

因此,通過該模型,就能在龐大的資料庫里尋找凌日系外行星的微弱信號。令人驚喜的是,在670個已知的多行星系統中的新世界中,我們發現了不止一顆新行星,而是兩顆:Kepler-90i 和 Kepler-80g。後者距離我們1000光年之遠,是一個擁有六顆行星的恆星系統中的一員。

這種搜尋行星的新途徑,才剛剛開始。

Kepler-90或許擁有不止八顆行星。圖中橙色區域代表開普勒望遠鏡已探索的區域,而藍色區域極有可能還有大量的行星等待著被發現。| 圖片來源:Wendy Stenzel / NASA Ames Research Center)

Kepler-90是除了我們太陽系以外的第一個已知擁有八顆行星的恆星系統,但它不會是最後一個。其他行星可能正潛伏在開普勒勘測的恆星周圍。接下來,研究人員將繼續使用機器學習和更加成熟複雜的計算機算法,在開普勒的資料庫中,尋找圍繞在約15萬顆恆星周圍的行星。

有許多望遠鏡都將肩負著尋找系外行星的重任。| 圖片來源:NASA

開普勒是迄今為止搜尋行星的最成功的望遠鏡,已經確認的系外行星數量超過2,500多顆,還有更多的正在等待被驗證。除了開普勒以外,還有更多的望遠鏡也在(或即將要加入)搜尋系外行星的行列。未來的太空任務,如凌日系外行星勘測衛星(TESS)、詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)和廣角紅外巡天望遠鏡(WFIRST)等,將繼續尋找新的世界,告訴我們哪些星球或許有希望為外星生命提供生存的家園。


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