科學(xué)家利用人工智能發(fā)現(xiàn)5顆超短周期系外行星

超短周期系外行星藝術(shù)想象圖 石琰制圖

近日，由中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)葛健教授帶領(lǐng)的國(guó)際團(tuán)隊(duì)，利用人工智能，成功在開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡2017年釋放的恒星測(cè)光數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了5顆直徑小于地球、軌道周期短于1天的超短周期行星，其中4顆是迄今為止發(fā)現(xiàn)的距其主星最近的最小行星，類似火星大小。這是天文學(xué)家首次利用人工智能一次性完成搜尋疑似信號(hào)和識(shí)別真信號(hào)的任務(wù)，相關(guān)研究成果發(fā)表在日前出版的國(guó)際天文學(xué)期刊《皇家天文學(xué)會(huì)月報(bào)》（MNRAS）上。

超短周期系外行星于2011年首次在開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡測(cè)光數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，給行星形成理論帶來(lái)了獨(dú)特的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，促使科學(xué)家重新審視和完善現(xiàn)有的行星系統(tǒng)形成和演化模型。

葛健介紹，超短周期行星的存在，為行星系統(tǒng)的早期演化、行星-行星相互作用以及恒星-行星相互作用的動(dòng)力學(xué)（包括潮汐力和大氣侵蝕）研究提供了重要線索。例如，超短周期行星很可能不是在其當(dāng)前位置形成，而是從原始軌道向內(nèi)遷移——這是因?yàn)檫@些超短周期行星的主星在其前期形成階段的半徑比現(xiàn)在大得多，距離更近的超短周期行星如果在恒星形成階段就在恒星附近，很可能早已被其主星吞噬?！巴瑫r(shí)，鑒于經(jīng)常觀察到超短周期行星伴有較長(zhǎng)周期軌道的外部行星，因此推測(cè)超短周期行星的起源涉及行星兄弟姐妹之間的相互作用，這些相互作用將超短周期行星重新定位到它們當(dāng)前靠近主星的軌道上，這可能是以前由恒星自身占據(jù)的軌道。除此之外，超短周期行星的這種軌道遷移也有可能是由與原行星盤的相互作用或通過(guò)與主星的潮汐相互作用驅(qū)動(dòng)而形成的?！?/p>

到目前為止，人類總共只找到了145顆超短周期行星，其中只有30顆半徑小于地球半徑。葛健說(shuō)：“我們對(duì)超短周期行星的了解還非常少，因?yàn)闃颖玖刻×?，很難精確了解它們的統(tǒng)計(jì)特征和出現(xiàn)率?！?/p>

這項(xiàng)新研究為尋找超短周期行星提供了新方法。葛健說(shuō)：“受佛羅里達(dá)大學(xué)計(jì)算機(jī)系李曉林教授的激勵(lì)和啟發(fā)，我試圖把人工智能的深度學(xué)習(xí)應(yīng)用在開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡釋放的測(cè)光數(shù)據(jù)中，尋找用傳統(tǒng)方法沒(méi)能找到的微弱凌星信號(hào)。經(jīng)過(guò)近10年的努力，我們終于有了第一份收獲。要想使用人工智能在海量的天文數(shù)據(jù)中‘挖’到極其稀少的新發(fā)現(xiàn)，就需要發(fā)展創(chuàng)新的人工智能算法，并進(jìn)行特定訓(xùn)練，使之能快速、準(zhǔn)確、完備地探尋到這些很難在傳統(tǒng)方式下找到的稀少而微弱的信號(hào)?！?/p>

普林斯頓大學(xué)天體物理學(xué)家喬西·溫評(píng)論：“超短周期行星或稱‘熔巖世界’，擁有出乎意料的特性，為我們理解行星軌道如何隨時(shí)間變化提供線索。這項(xiàng)尋找新行星的技術(shù)成就讓我印象深刻?！?/p>

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