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NASA 刚刚又发现一个新的「太阳系」,但最牛的还不止这点

2017-12-16 震惊的知乎君 知乎日报


题图:NASA


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借助谷歌 AI 技术,NASA 科学家首次发现一个与太阳系同样大的行星群,有 8 颗行星围绕恒星旋转。


来源:网易新闻



NASA 在 2017 年 12 月 14 日宣布使用机器学习方法发现两颗新系外行星,有何重要意义?


知乎机构号: 中国科普博览(科普话题优秀回答者)


会不会又有标题说「天文学家要失业」?


这次说的是 2009 年发射升空的开普勒太空望远镜在距离地球 2545 光年的地方发现了另一个「太阳系」:有共计 8 颗行星围绕着一个暂时被命名为开普勒 -90 的恒星运动,这颗恒星与太阳非常接近。


而人类目前已知的含有行星的天体系统中,仅仅它和太阳系拥有 8 颗行星,着实是两个庞大的家族!



开普勒望远镜名字来自于人类伟大的天文学家约翰内斯·开普勒,他总结的开普勒三大定律成为人类认识宇宙的基础。向他致敬,开普勒望远镜的首要目标是发现太阳系外的类似地球的行星。


换句话说,发现外星生命的家园。


为此,科学家们可谓煞费苦心,为了让它观测到更多信息,巧妙设计了四大绝活:


1. 轨道:这个望远镜现在运行在尾随地球但处于外侧的周期达 372.5 天的轨道上,它最大限度回避了太阳和地球的影响,能够长期在稳定平台上观测目标。


2. 火眼金睛:开普勒望远镜观测系外行星的方式是凌日法,即行星挡在恒星前面时会导致恒星的亮度稍微降低,如果观测到连续三次凌日,就可以确定它是颗凌日行星,从而得到它的轨道周期、大致大小等信息。



3. 明察秋毫:可以想象,开普勒观测到的恒星与地球之间的距离以光年计,这么远的距离时恒星不过是一个不起眼的小点,而观测它微弱的亮度变化更是难上加难,必须要求望远镜能够看到极其微弱的细节。


而开普勒望远镜的观测精度达到了惊人的 0.01% 星等。这是个什么概念呢:就好比是人的肉眼看一个极亮的探照灯,已经看不到任何东西了,但此时有一粒极小的灰尘从灯前飞过对探照灯亮度造成的影响。


4. 目不转睛:行星凌日并不容易观测到,而宇宙又是如此之大且充满了各种干扰。开普勒望远镜发射后,目前观测目标定位在天鹅座附近的一小块星空,每隔 80 天做出一定变化。它每次观测数量多达 14.5 万颗恒星,每隔 30 分钟就会拍一张照片,对比它们的区别,如果有任何一颗恒星出现亮度异常,就要继续确认是否发生了行星凌日现象。




在这种情况下,几年来开普勒望远镜将人类已知含行星的系统数量扩大到了 2658 个!总行星数量超过 4000 颗!


而今天公布的就是唯一能和太阳系相媲美的!


但你认为这就完了么?


真正让人吃惊的地方在后面!



事实上,在这个新「太阳系」数据被记录下来后,人类科学家对它们进行了分析,认为这里可能拥有 6-7 颗行星。


对于一些多行星的系统,距离恒星过近的行星往往由于体积过小和公转周期过快,很难被确认。但这个时候能够深度机器学习的人工智能出现了,它来自于谷歌研发人工智能的专业团队。


相信整个人类还处在被阿尔法狗虐智商、被 Atlas 机器人虐身体素质的阴影里没有出来,而这次,它们又要出来虐世界上最顶级的科学家们了。o(>﹏<)o


研发团队找科学家们要了 15000 组开普勒观测到、并被科学家们花了数年后确认已经是完全正确的信号,于是这套智能系统开始分析它们,从 0 学习如何辨别系外行星。


按照采访时谷歌团队技术复杂人的说法:「仅仅用了两个小时,它(人工智能)就能分析完所有的数据」。


而 NASA 的科学家们在用新数据对它进行考核之后说:「它的考试成绩达到了 96 分!(96% 的正确率)」。


这远不是顶级科学家可以在两个小时内达到的成绩,即便给一个普通人 10000 小时定律的学习过程,他也几乎不可能达到这个高度。发现了人工智能的强大之后,科学家们迅速把自己以前完全搞不定的数据扔给它处理,尤其是那些拥有较多行星数量的系统。



不出意外,人工智能在开普勒 -90 系统中发现了科学家们未曾发现的开普勒 -90i,这是一颗周期仅有 14.4 天的较小岩石质地(类地)行星,它还确认了另外 7 颗的准确信号。除此之外,之前科学家无法确认的开普勒 -80 系统内,它也发现了一个新行星开普勒 -80g,将这个系统内总行星数扩大到了 6 颗。


但故事还没有结束,因为人工智能觉得人类太弱了,才给它这么一点信息。



可以看到,开普勒望远镜在观测这颗恒星时,仅仅这么小的区域中,就发现了 8 颗行星!最远的一颗放到太阳系中已经可以成为第一大行星,超过木星。而太阳系内同等的区域内仅仅发现了水星、金星和地球三颗。


这意味着开普勒 -90 系统,极有可能是个超级庞大的家族,拥有数量众多的多种行星,实际数量几乎不可能止于 8 颗!


但到底有多少,人类就无法回答了。


人工智能团队「建议」科学家们持续观测这个系统,它们一定能做出更大发现。



按照开普勒望远镜工作这几年的状态,它发现几乎每一个恒星附近都存在行星系统,而每六个系统里就有一颗类似地球的行星处在宜居带上。在宜居带内,行星上可能存在液态水,也可能孕育与地区类似的生命。


然而,


目前银河系里估计出来的恒星数量大约有 1000 亿 -4000 亿个!


目前人类已经观测到的宇宙中,像银河系这样的星系大约有 1000 亿个!


目前人类的研究还在不断把人类认识到的宇宙大小持续扩大!


因此,NASA 科学家根据开普勒望远镜的数据统计,估计宇宙中像地球一样的行星数量大约为以下这个级别:


16,999,999,999,983,000,000,000


但这还没完,下一代的凌日系外行星巡天望远镜(Transiting Exoplanet Survey Satellite)将在 2018 年初发射,詹姆斯韦伯望远镜(James Webb Space Telescope)将在 2019 年发射,广域红外巡天望远镜(Wide Field Infrared Survey Telescope)将在 2020 年发射。


它们将极大提升人类对系外行星的了解,人类发现的系外行星数量预计将呈几何级数上升。


这次的发现公布已经告诉我们人工智能开始涉足人类最顶级的科研,而未来这些太空望远镜的数据必然也越来越多依靠它们来分析。如果真的发现了外星人的微弱信号,无疑也是人工智能最先发现。


但是,将会是由谁、是否、何时、如何做出回答呢?



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