Twee nieuwe planeten ontdekt door artificiële intelligentie

15/12/17 om 12:49 - Bijgewerkt om 13:51

De Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA heeft twee nieuwe planeten ontdekt door machine learning van Google los te laten op de data van de Kepler-telescoop. Eén van die planeten bevindt zich in een stelsel dat sterk lijkt op ons zonnestelsel.

Twee nieuwe planeten ontdekt door artificiële intelligentie

Een artistieke interpretatie van een exoplaneet © Nasa

De ruimte-telescoop Kepler richt zijn blik op verafgelegen sterren en hun planeten (exoplaneten genaamd). Eén van die sterren, Kepler-90, bevindt zich op een afstand van 2.500 lichtjaar, maar lijkt sterk op onze zon. We wisten al dat er zeven planeten rond Kepler-90 draaien. Nu heeft NASA met de hulp van Google een achtste planeet ontdekt in de data van haar ruimte-telescoop.

De rotsachtige exoplaneet werd 'Kepler-90i' gedoopt en is dertig procent groter dan de aarde. Ze bevindt zich zo dicht bij haar moederster dat de temperatuur er oploopt tot meer dan 400 graden Celsius. Ook duurt een 'jaar' er minder lang: op 14.4 aarddagen is de planeet rond haar ster gedraaid.

Miniatuurversie van ons zonnestelsel

Toch vertoont het volledige stelsel met de acht planeten sterke gelijkenissen met ons zonnestelsel. "Het Kepler-90-systeem lijkt op een miniatuurversie van ons zonnestelsel, met kleine planeten dicht bij de ster en grote planeten wat verder", zegt NASA-wetenschapper Andrew Vanderburg, die het onderzoek voerde. Door de ontdekking van de achtste planeet in Kepler-90 zien we bovendien voor het eerst een sterrenstelsel met evenveel planeten als in ons zonnestelsel.

'Zien' moet u daarbij niet al te letterlijk nemen. Wanneer een exoplaneet voorbij haar ster passeert, dan blokkeert ze een minuscule fractie van het licht dat wij hier op aarde observeren. Zo kunnen we een klein dipje in de helderheid observeren. Voor verafgelegen sterren en kleine planeten zijn die signalen zo zwak dat ze nog moeilijk door mensenogen kunnen gedetecteerd worden.

Het Kepler-90 stelsel, vergeleken met ons zonnestelsel

Het Kepler-90 stelsel, vergeleken met ons zonnestelsel © Nasa

Om uit al die zwakke signalen toch te kunnen nagaan of ze afkomstig zijn van planeetovergangen, zette NASA machine learning in. Het idee kwam van Christopher Shallue, een software ingenieur van Google's AI-team, die eerder toevallig bij het onderzoek betrokken geraakte. "Ik ben geïnteresseerd in astronomie en toen ik in mijn vrije tijd aan het googelen was naar exoplaneten, kwam ik te weten dat er een enorme dataset beschikbaar is gekomen via de Kepler-satelliet. In zulke hoeveelheden data die mensen niet meer kunnen verwerken, komt machine learning volop tot zijn recht."

Volgens NASA zijn in de dataset 35.000 mogelijke planetaire signalen terug te vinden, het ene al zwakker dan het andere. Met automatische testen werden de veelbelovende signalen al nader onderzocht. Die 15.000 doorgelichte signalen werden daarna gebruikt om een neuraal netwerk te 'leren' om planeetovergangen te herkennen. Na een eerste test kon de machine learning in 96 procent van de gevallen juist aangeven of zo'n signaal van een planeetovergang kwam. Daarna werd het neuraal netwerk losgelaten op de zwakkere signalen.

Omdat de machine learning soms 'planeten' ontdekt die er in werkelijkheid geen zijn, moeten de resultaten natuurlijk nog door mensen geïnterpreteerd worden. "Deze methode geeft ons meer valse positieven, maar ook meer potentiële echte planeten. Het is als steengruis zeven waarin juwelen verstopt zijn. Hoe fijner de zeef, hoe meer stenen je overhoudt, maar hoe minder juwelen je laat ontsnappen", legt Vanderburg uit.

Harmonische dans

Kepler-90i was niet het enige juweeltje dat het neuraal netwerk opleverde. In een ander planetenstelsel, het Kepler-80-systeem, werd een zesde planeet ontdekt. Speciaal aan deze Kepler-80g is dat de planeet regelmatig in het zwaartekrachtsveld van zijn vier buurplaneten komt. Daardoor vertonen ze samen het fenomeen van baanresonantie: een harmonische dans waarbij planeten elkaar steeds op dezelfde plaats weer tegenkomen. Dat proces houdt zichzelf in stand, net zoals een schommel die bij elke zwaai opnieuw een duw krijgt. Het resultaat is een extreem stabiel systeem, zoals eerder ook al bij de zeven planeten van het 'Belgische' TRAPPIST-1-systeem opgemerkt werd.

Shallue en Vanderburg gaan hun neuraal netwerk nu loslaten op de volledige Kepler-dataset van 150.000 sterren. "Er zitten nog belangrijke ontdekkingen verscholen in de data die verzameld werd door de Kepler-telescoop, maar we wachten nog op de juiste technologie om ze bloot te leggen ", vertelt Paul Hertz, directeur van de afdeling Astrofysica van NASA. "Deze bevinding toont aan dat de Kepler-data een schat aan informatie bevat waarmee innovatieve onderzoekers de komende jaren aan de slag kunnen."

Onze partners