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NASA開普勒任務與穀歌人工智慧發現新太陽系?

【博科園-科學科普】如果你對本文有知識疑問等可在評論區留言, 我們將盡可能的為你解答, 同時也歡迎大家展開討論。 大家能學到知識, 瞭解不曾知道知識資訊, 方不負作者撰寫這樣一篇科學科普文章。

開普勒- 90行星與我們的太陽系有著相似的結構, 它們的行星圍繞著恒星運行, 而較大的行星則在離恒星較遠的地方發現。 然而第八顆行星只在地球和太陽的距離上發現了軌道, 所以不知道更遠的地方, 包括如果還有更小的世界有待發現。 行星被證明是正確的相對大小, 但不是正確的軌道尺度。 圖片版權:NASA/Ames Research Center/Wendy Stenzel

上周美國國家航空航天局(NASA)公佈了一重磅消息:開普勒任務——歷史上最偉大的行星探測任務與穀歌的人工智慧合作有了一個開創性的新發現。 關於它可能是什麼, 猜測猖獗。 一個類似地球的雙胞胎嗎?這是我們所見過的不一樣的信號嗎?甚至是外星智慧的暗示,

或者太陽系以外的生命?

12月15的大揭秘是一個非常不平凡的消息:kepler - 90一個已知有7顆行星的恒星系統, 現在被發現有8顆。 雖然這使得開普勒- 90成為已知的唯一擁有和我們的太陽系一樣多的行星的恒星系統, 但這一平凡的聲明卻凸顯了開普勒的資料經過了徹底的檢驗。 儘管你可能會在未來看到頭條新聞, 但打賭這一點:開普勒的所有重大發現都在過去。

今天我們知道了超過3500個確認的系外行星, 其中超過2500個是在開普勒資料中發現的。 這些行星的大小從比木星大到比地球小。 在僅僅幾十年的時間裡, 多虧了開普勒, 科學家們已經從懷疑系外行星的存在, 知道星系中有更多的系外行星。 圖片版權:NASA/Ames Research Center/Jessie Dotson and Wendy Stenzel

開普勒- 90系統, 甚至在發現第八顆行星之前, 是一個客觀有趣的系統。 首先和太陽系的太陽一樣它是一個G級的恒星。 這個系統的朝向幾乎完全貼近我們的視線, 其恒星系統的平面以不到一度的精度朝向我們。 當看主恒星時每一次行星形成一個完整的軌道旋轉,

就會看到恒星因傳輸效應而變暗。 這就是開普勒尋找行星的方式:它尋找一顆恒星的亮度週期性的大小相等, 對應於某個距離和大小的行星。 隨後進行了後續觀測, 以確定行星的存在, 將有力的開普勒發現從候選行星的類別中移到行星上。

天文學家發現有三顆行星都與地球的物理尺寸相當, 比我們的地球大18%到32%。 軌道都非常接近恒星, 在兩個星期或更少的時間內完成了一次公轉, 離地球最近的軌道只有地球到太陽距離的7%。 接下來的三個行星都接近海王星大小, 大約是地球半徑的2½到3倍。 確實在他們周圍有氣體包圍, 並且與水星的距離相當或略微超過了軌道。 第七顆行星是由一種更稀有、更精密的淩日變化方法發現的,

它實際上是巨大的:地球半徑的8倍, 或者接近於土星, 在金星的軌道距離上運行。

開普勒90號是一顆類似太陽的恒星, 但它的八顆行星全部被縮小到與太陽相等的距離。 內行星的軌道非常緊密, 開普勒90i的“年”只有14.4天。 相比之下, 水星的軌道是88天。關於這個系統還有很多東西有待發現。圖片版權:NASA/Ames Research Center/Wendy Stenzel

通過使用穀歌開創的AI機器學習技術,能夠為一個更有影響力的行星提取證據,一個比木星還要大,並且在地球的距離上運行。將同樣的技術應用到開普勒- 80系統中還發現了另外一顆行星,使該系統的總數達到了5個。

但就是這樣這對於開普勒來說是一個“重大的進步”:一個極其複雜的新技術在完全的資料套件的絕對極限下提取一個額外的資料點的應用。事實是開普勒在其主要任務期間獲得了大約3年的15萬顆恒星的資料。超過90%的恒星沒有顯示出行星的證據,因為它們的排列不適合造成淩日不能使用淩日變化方法。那些主要是靠近恒星的,因為它們都是最有可能傳輸的,而且也有更多的淩日過鏡的,意味著有更多的資料,更多的信號,和更大的機會被看到。我們基本上只能看到,即使是在最好的情況下,行星的運行軌道也不超過地球或火星的恒星。

這張圖顯示了開普勒90系統左側的一個小區域被開普勒空間望遠鏡搜索到。與我們的太陽系相比,我們知道更遠的行星,開普勒90可能有更多的行星。如果行星(在藍色區域)確實存在,那麼他們可能不會經歷足夠多的時間,而開普勒正在注視著讓我們知道它們在那裡。圖片版權:NASA/Ames Research Center/Wendy Stenze

開普勒無法測量除了軌道參數以外的任何東西(比如半軸和週期)以及行星的半徑;這是它被設計用來檢測的唯一資訊。在與其他天文臺的配合下可以知道一些其他的東西,如品質或軌道偏心,但僅此而已。我們不能測量大氣的含量,溫度,或者尋找生命的跡象。儘管K2的任務仍在開普勒號上進行,但沒有新的資料被收集在15萬顆星上,這是最初任務的一部分。最新公告顯示,最重要的是開發新技術來提取資料中最微不足道的信號是唯一剩下的開普勒進步。

該圖顯示了具有一個,兩個,三個行星等的系統的數量。每個點代表一個已知的行星系統。我們知道有2000多個一星系統,而且有很多行星的系統越來越少。開普勒90i是第一個已知的具有八顆行星的系外行星系統,它的發現暗示著未來將會有更多星的系統出現。圖片版權:美國宇航局/艾姆斯研究中心/ Wendy Stenzel和德克薩斯大學奧斯丁分校/ Andrew Vanderburg

這是一個偉大的使命,科學家們正在努力從K2和原始任務的檔案資料中提取最後可用的資料。很有可能有像我們這樣的太陽系統,而且在這方面的一致性很好,美國宇航局的開普勒望遠鏡可能會探測到金星和類似地球的行星,水星太小,其他行星都太遙遠。認為太陽系只會“終結”地球軌道存在的想法是荒謬的;除了開普勒望遠鏡所關注的以外,還有其他的世界。為了看到它們,要麼需要更長的觀察週期,要麼需要技術來做直接成像,這兩種情況在目前的資金狀況下都很遙遠。

根據我們目前看到的情況,開普勒- 90可能是:

一個比太陽系年輕得多系統

比太陽和太陽系演化得更少

包含了更多離我們太遠的行星(猜測有20個)

就像太陽系一樣構成了這個宇宙中“正常”的一個非常不同的例子。

這是NASA外行星計畫中不同元素的一個例子,包括地面觀測台,如w . m . Keck天文臺,以及太空望遠鏡,如哈勃,斯皮策,開普勒,淩日系外行星測量衛星,詹姆斯韋伯太空望遠鏡,廣域紅外測量望遠鏡和未來的任務。圖片版權:NASA

未來的任務將會在行星發現和更多的關於這些行星的學習中邁出重大的一步。詹姆斯·韋伯將可以對大型、遙遠的太陽系外行星進行直接成像,並可能測量地球直徑的兩倍地球的大氣含量。WFIRST在行星搜尋方面比開普勒更成功,如果用“星影”的話,它可以在地球大小的行星上尋找與我們自己的世界接近的有機標誌。前面有很大的突破,但是還處於相對遙遠的地步。

“星影”概念最早可在本世紀20年代啟用直接系外行星成像。這幅概念圖展示了一個使用星形陰影的望遠鏡。圖片版權:美國宇航局和諾斯羅普·格魯曼公司

自從美國宇航局的開普勒望遠鏡開始運行以來,已經有近十年了,而當它徹底改變了我們對宇宙中行星的認識時,我們迫切需要新的設備和更好的資料來推動我們的理解。不幸的是,下一個尋找行星的任務TESS將會很便宜(不到1億美元,這對於一個衛星任務來說是非常便宜的)僅僅是一個廣域和低深度的開普勒望遠鏡,僅用兩年的時間就可以測量出恒星的三倍之多。有很大的進步,但是開普勒已經看到了幾乎所有的東西,實際上我們所希望的所有偉大的科學都已經被提取出來了。是時候邁出下一步了,推測可能出現的情況已經不再令人滿意,是時候得到一些不一樣的發現。

知識:科學無國界,博科園-科學科普

參考:NASA

作者:Ethan Siegel(天體物理學家)

內容:“博科園”判定符合今主流科學

來自:Forbes science

編譯:光量子

審校:博科園

解答:本文知識疑問可于評論區留言

傳播:博科園

水星的軌道是88天。關於這個系統還有很多東西有待發現。圖片版權:NASA/Ames Research Center/Wendy Stenzel

通過使用穀歌開創的AI機器學習技術,能夠為一個更有影響力的行星提取證據,一個比木星還要大,並且在地球的距離上運行。將同樣的技術應用到開普勒- 80系統中還發現了另外一顆行星,使該系統的總數達到了5個。

但就是這樣這對於開普勒來說是一個“重大的進步”:一個極其複雜的新技術在完全的資料套件的絕對極限下提取一個額外的資料點的應用。事實是開普勒在其主要任務期間獲得了大約3年的15萬顆恒星的資料。超過90%的恒星沒有顯示出行星的證據,因為它們的排列不適合造成淩日不能使用淩日變化方法。那些主要是靠近恒星的,因為它們都是最有可能傳輸的,而且也有更多的淩日過鏡的,意味著有更多的資料,更多的信號,和更大的機會被看到。我們基本上只能看到,即使是在最好的情況下,行星的運行軌道也不超過地球或火星的恒星。

這張圖顯示了開普勒90系統左側的一個小區域被開普勒空間望遠鏡搜索到。與我們的太陽系相比,我們知道更遠的行星,開普勒90可能有更多的行星。如果行星(在藍色區域)確實存在,那麼他們可能不會經歷足夠多的時間,而開普勒正在注視著讓我們知道它們在那裡。圖片版權:NASA/Ames Research Center/Wendy Stenze

開普勒無法測量除了軌道參數以外的任何東西(比如半軸和週期)以及行星的半徑;這是它被設計用來檢測的唯一資訊。在與其他天文臺的配合下可以知道一些其他的東西,如品質或軌道偏心,但僅此而已。我們不能測量大氣的含量,溫度,或者尋找生命的跡象。儘管K2的任務仍在開普勒號上進行,但沒有新的資料被收集在15萬顆星上,這是最初任務的一部分。最新公告顯示,最重要的是開發新技術來提取資料中最微不足道的信號是唯一剩下的開普勒進步。

該圖顯示了具有一個,兩個,三個行星等的系統的數量。每個點代表一個已知的行星系統。我們知道有2000多個一星系統,而且有很多行星的系統越來越少。開普勒90i是第一個已知的具有八顆行星的系外行星系統,它的發現暗示著未來將會有更多星的系統出現。圖片版權:美國宇航局/艾姆斯研究中心/ Wendy Stenzel和德克薩斯大學奧斯丁分校/ Andrew Vanderburg

這是一個偉大的使命,科學家們正在努力從K2和原始任務的檔案資料中提取最後可用的資料。很有可能有像我們這樣的太陽系統,而且在這方面的一致性很好,美國宇航局的開普勒望遠鏡可能會探測到金星和類似地球的行星,水星太小,其他行星都太遙遠。認為太陽系只會“終結”地球軌道存在的想法是荒謬的;除了開普勒望遠鏡所關注的以外,還有其他的世界。為了看到它們,要麼需要更長的觀察週期,要麼需要技術來做直接成像,這兩種情況在目前的資金狀況下都很遙遠。

根據我們目前看到的情況,開普勒- 90可能是:

一個比太陽系年輕得多系統

比太陽和太陽系演化得更少

包含了更多離我們太遠的行星(猜測有20個)

就像太陽系一樣構成了這個宇宙中“正常”的一個非常不同的例子。

這是NASA外行星計畫中不同元素的一個例子,包括地面觀測台,如w . m . Keck天文臺,以及太空望遠鏡,如哈勃,斯皮策,開普勒,淩日系外行星測量衛星,詹姆斯韋伯太空望遠鏡,廣域紅外測量望遠鏡和未來的任務。圖片版權:NASA

未來的任務將會在行星發現和更多的關於這些行星的學習中邁出重大的一步。詹姆斯·韋伯將可以對大型、遙遠的太陽系外行星進行直接成像,並可能測量地球直徑的兩倍地球的大氣含量。WFIRST在行星搜尋方面比開普勒更成功,如果用“星影”的話,它可以在地球大小的行星上尋找與我們自己的世界接近的有機標誌。前面有很大的突破,但是還處於相對遙遠的地步。

“星影”概念最早可在本世紀20年代啟用直接系外行星成像。這幅概念圖展示了一個使用星形陰影的望遠鏡。圖片版權:美國宇航局和諾斯羅普·格魯曼公司

自從美國宇航局的開普勒望遠鏡開始運行以來,已經有近十年了,而當它徹底改變了我們對宇宙中行星的認識時,我們迫切需要新的設備和更好的資料來推動我們的理解。不幸的是,下一個尋找行星的任務TESS將會很便宜(不到1億美元,這對於一個衛星任務來說是非常便宜的)僅僅是一個廣域和低深度的開普勒望遠鏡,僅用兩年的時間就可以測量出恒星的三倍之多。有很大的進步,但是開普勒已經看到了幾乎所有的東西,實際上我們所希望的所有偉大的科學都已經被提取出來了。是時候邁出下一步了,推測可能出現的情況已經不再令人滿意,是時候得到一些不一樣的發現。

知識:科學無國界,博科園-科學科普

參考:NASA

作者:Ethan Siegel(天體物理學家)

內容:“博科園”判定符合今主流科學

來自:Forbes science

編譯:光量子

審校:博科園

解答:本文知識疑問可于評論區留言

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