Нейронная сеть ExoMiner подтвердила 301 новую экзопланету
Астрономы недавно добавили 301 новую экзопланету к общему количеству экзопланет. Множество планет — последнее, кто присоединился к 4569 уже подтвержденным планетам, вращающимся вокруг далеких звезд. Как ученые обнаружили такое огромное количество планет, практически одновременно? Ответ кроется в новой нейронной сети под названием ExoMiner.
Нейронные сети глубокого обучения — это методы машинного обучения, которые автоматически изучают задачу при наличии достаточного количества данных. ExoMiner — это новая глубокая нейронная сеть, которая использует суперкомпьютер НАСА, Pleiades, и может отличать настоящие экзопланеты от различных типов «ложных срабатываний». Ее принцип работы основан на различных тестах и свойствах, которые используют специалисты-люди для подтверждения новых экзопланет. И сеть учится, используя прошлые подтвержденные экзопланеты и ложноположительные случаи.
ExoMiner дополняет людей, которые хорошо разбираются в данных и понимают, что является планетой, а что нет. В частности, данные, собранные космическим аппаратом НАСА Kepler и его последующей миссией К2.
Для таких миссий, как Kepler, с тысячами звезд в поле зрения, каждая из которых может разместить несколько потенциальных экзопланет, изучение массивных наборов данных требует очень много времени. ExoMiner решает эту проблему.
«В отличие от других программ машинного обучения по обнаружению экзопланет, ExoMiner не является черным ящиком — нет никакой загадки в том, почему он решает, что что-то является планетой или нет», — сказал Джон Дженкинс, ученый из Исследовательского центра Эймса НАСА в Калифорнийской Кремниевой долине. «Мы можем легко объяснить, какие особенности в данных заставляют ExoMiner отклонить или подтвердить планету».
В чем разница между подтвержденной экзопланетой и планетой-кандидатом? Планета «подтверждена», когда различные методы наблюдения выявляют особенности, которые могут быть объяснены только планетой. Планета «подтверждается» с помощью статистики — что означает, насколько вероятно или маловероятно, что она будет планетой на основе данных.
В статье, опубликованной в Astrophysical Journal, ученые показывают, как сеть ExoMiner обнаружила 301 планету, используя данные из оставшегося набора возможных планет — или кандидатов — в архиве Кеплера. Все из 301 планет, прошедшие машинную проверку, были первоначально обнаружена Центром научных операций Кеплера, а научное управление Кеплера повысило их до статуса кандидата в планеты. Но до ExoMiner никто не смог подтвердить их как планеты.
В документе также показано, что ExoMiner более точен и последователен в исключении ложных срабатываний и лучше способен выявлять подлинные сигнатуры планет, вращающихся вокруг своих родительских звезд, — все это дает ученым возможность подробно увидеть, что привело ExoMiner к такому выводу.
«Когда ExoMiner говорит, что что-то является планетой, вы можете быть уверены, что это планета», — добавил Хамед Вализадеган, руководитель проекта. «ExoMiner очень точен и в некотором смысле более надежен, чем существующие машинные классификаторы и люди-эксперты, которым он призван подражать».
Считается, что ни одна из недавно подтвержденных планет не похожа на Землю или не находится в обитаемой зоне своих родительских звезд. Но они обладают сходными характеристиками с общей популяцией подтвержденных экзопланет в нашем галактическом районе.
Поскольку поиск новых экзопланет продолжается — с миссиями с использованием транзитной фотометрии, такими как спутник NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite, или TESS, и предстоящей миссией Европейского космического агентства PLATO, — у ExoMiner будет больше возможностей применить свои навыки.
«Теперь, когда мы обучили ExoMiner с использованием данных Kepler, после небольшой настройки, мы можем передать это обучение другим миссиям, включая TESS, над которым мы в настоящее время работаем», — говорят исследователи.
Тем читателям, которые хотят узнать больше об экзопланетах, мы рекомендуем использовать инструмент NASA — Eyes on Exoplanets.
«Взгляд на экзопланеты» доставит вас к любой планете, которую вы пожелаете, если она находится далеко за пределами нашей солнечной системы. Эта полностью визуализированная трехмерная вселенная является точной с научной точки зрения, что позволяет увеличивать масштаб, чтобы поближе познакомиться с тысячами экзопланет, которые, как известно, вращаются вокруг далеких звезд.