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(lèi)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(pán)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。”

到目前為止，人類(lèi)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×耍茈y精確了解它們的統(tǒng)計(jì)特征和出現(xiàn)率。”

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(chēng)‘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。”

更多精彩內(nèi)容請(qǐng)關(guān)注科普中國(guó)官方網(wǎng)站