科学者らが木曜日、太陽に似た恒星の周りに8番目の惑星「ケプラー90i」が存在することを確認したことで、我々の太陽系はもはや天の川銀河で最大の既知の惑星系ではなくなった。
この発見は、グーグルの上級ソフトウェアエンジニアであるクリストファー・シャルー氏と、米国テキサス大学で天体物理学を研究する博士研究員アンドリュー・ヴァンダーバーグ氏が、NASAのケプラー宇宙望遠鏡が収集したデータから惑星を識別する機械学習モデルを開発した後になされた。
畳み込みニューラル ネットワークは、恒星の明るさの周期的な変化を監視するようにトレーニングされました。この変化は、近くの惑星が軌道上で親恒星の前を定期的に通過していることを示唆していました。
地球から約2,545光年離れた太陽に似た恒星、ケプラー90の存在は、以前から科学者の間で知られていました。今回発見されたケプラー90iは、公転周期14.4日の小型で高温の岩石惑星です。この惑星の存在により、ケプラー90系の惑星の総数は8個となり、これは太陽系の惑星数と同じです。
研究チームは、別のケプラー80系にも地球サイズの惑星「ケプラー80g」を発見しました。この太陽系外惑星は、隣接する4つの惑星と相互重力によって「共鳴鎖」を形成しており、これはトラピスト1系の7つの惑星に似ています。
ヴァンダーバーグ氏は、「ケプラー90星系は、私たちの太陽系のミニチュア版のようなものです。内側には小さな惑星があり、外側には大きな惑星がありますが、すべてがずっと密集しています」と語った。
NASAのケプラー宇宙望遠鏡は2009年に打ち上げられ、宇宙に点在する太陽系外惑星の発見に特化しています。4年間で、3万5000個の惑星候補を含む大規模なデータセットが収集されました。最も有望な結果を検証するために、自動テストを実行するコンピューターソフトウェアと人間の判断が組み合わされていますが、そのため、最も弱い信号が見逃されてしまうことがよくあります。
ケプラー90システム…図のクレジット：NASA/エイムズ研究センター/ウェンディ・ステンゼル（クリックして拡大）
シャルー氏とヴァンダーバーグ氏は、AIがこれまで望遠鏡データの中で無視されたり見落とされたりした候補惑星を発見できる可能性があると考えています。シャルー氏は余暇に「『大規模なデータセットで太陽系外惑星を見つける』とGoogle検索を始め、ケプラー計画の膨大なデータに出会った」と述べています。
「データが多すぎて人間が自分で検索できないような状況では、機械学習が真価を発揮します」と彼は語った。
ニューラルネットワークは、ケプラー宇宙望遠鏡のデータセットから、惑星または非惑星として既に検証済みの15,000個の信号を用いて学習されました。さらに、新たに観測されていないデータを含む小規模なテストセットをニューラルネットワークに入力したところ、偽陽性と真の惑星を約96%の精度で正しく識別しました。
研究者らは次に、科学者らがすでに複数の既知の惑星を発見している670の恒星系からのより弱い信号にこのモデルを適用し、見逃されている可能性のあるものを見つけようとした。
ヴァンダーバーグ氏によると、惑星の誤検出は多かったものの、実際に存在する可能性のある惑星も多数検出されたという。「宝石を見つけるために岩をふるいにかけるようなものです。より目の細かいふるいがあれば、より多くの岩石を捕らえることができますが、同時により多くの宝石も捕らえられるかもしれません」と彼は語った。
機械学習とAIが天体物理学の研究に利用されるのは今回が初めてではありません。希少な超高速星、ホットジュピター、重力レンズを発見したり、ぼやけた銀河画像を復元したりするために、機械学習とAIを活用している研究グループがいくつかあります。
NASAの天体物理学部門のディレクター、ポール・ヘルツ氏は、「予想通り、アーカイブされたケプラーのデータの中には、適切なツールや技術を待つ刺激的な発見が潜んでいます。この発見は、私たちのデータが今後何年にもわたって革新的な研究者に利用可能な宝庫となることを示しています」と語った。
詳細は、The Astronomical Journalに掲載予定の論文をご覧ください。プレプリント版はこちらからご覧いただけます。®
