Aprendizaje profundo para buscar exoplanetas

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Recreación artística del sistema planetario Kepler-90 (arriba) y el sistema solar (abajo). El planeta recién descubierto, Kepler-90i, es el tercero más cercano a su estrella. Los tamaños de los planetas se encuentran a escala, las distancias no. [NASA/ Centro de Investigación Ames/Wendy Stenzel]

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Además de replantear nuestro lugar en el universo, el hallazgo del primer exoplaneta (ocurrido hace más de veinte años), sentó las bases para la búsqueda de mundos habitables, esto es, capaces de albergar vida, aunque esta fuera diferente de la que conocemos hoy en día. En este monográfico (solo en PDF) descubrirás cómo se detectan los exoplanetas, las distintas formas de Tierras que pululan el cosmos, las técnicas de búsqueda de signos de vida extraterrestre y las teorías sobre la existencia de mundos más acogedores que el nuestro.

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A pesar del gran número de sistemas extrasolares con más de un planeta descubiertos hasta la fecha (más de 600, según la base de datos exoplanets.eu), hasta ahora el Sol mantenía en solitario el récord con respecto al número de planetas conocidos orbitando en torno a una misma estrella. Esa situación acaba de cambiar con el hallazgo de Kepler-90i, el octavo planeta confirmado en torno a Kepler-90, una estrella similar al Sol situada a unos 2500 años luz de distancia.

Con un tamaño ligeramente mayor que el de la Tierra y un período orbital de 14 días, Kepler-90i es, en orden de distancia a su estrella, el tercer planeta de Kepler-90. Al igual que el nuestro, este sistema planetario se compone de varios planetas pequeños localizados en el interior y otros mayores en su zona más externa, entre los que se incluyen dos gigantes gaseosos equiparables en tamaño a Júpiter y Saturno. Más allá de esas semejanzas, Kepler-90 vendría a ser una versión «comprimida» de nuestro sistema solar, puesto que el planeta más alejado orbita a una distancia de su estrella similar a la que media entre la Tierra del Sol.

Uno de los aspectos más llamativos del nuevo hallazgo es que ha sido posible gracias a la inteligencia artificial; en concreto, gracias a una red neuronal entrenada con métodos de aprendizaje profundo para buscar planetas entre los datos del observatorio espacial Kepler, el telescopio cazaplanetas de la NASA. De hecho, la misma máquina inteligente ha permitido encontrar también Kepler-80g, un planeta del tamaño de la Tierra en torno al sistema planetario Kepler-80, a unos 1000 años luz de distancia. El trabajo, firmado por el ingeniero de Google Christopher J. Shallue y el astrónomo de la Universidad de Texas en Austin Andrew Vanderburg, ha sido publicado en el repositorio arXiv y aceptado para su publicación en The Astronomical Journal.

El telescopio Kepler fue lanzado en 2009 para buscar exoplanetas por el método de los tránsitos; es decir, a partir de las pequeñas amortiguaciones de brillo que experimenta la luz de una estrella cuando un planeta que orbita a su alrededor pasa por delante. Hasta la fecha Kepler ha descubierto más de dos mil planetas, pero los científicos sospechan que entre sus datos de archivo podrían esconderse muchos más.

Con el fin de cribar esa montaña de datos con nuevos métodos, los investigadores expusieron la red neuronal a más de 15.000 señales del catálogo de Kepler ya analizadas con anterioridad. Ese entrenamiento permitió que la máquina aprendiese a discriminar con acierto planetas genuinos y falsos positivos en más del 95 por ciento de los casos. Una vez logrado ese hito, fue empleada para analizar un conjunto de datos inconclusos sobre 670 sistemas planetarios múltiples, lo que se saldó con el hallazgo de Kepler-90i y Kepler-80g.

Aunque no es la primera vez que se emplean métodos automatizados para analizar la gran cantidad de datos recebados por el telescopio Kepler, la NASA sostiene que el nuevo resultado demuestra el potencial de las redes neuronales para llevar a cabo este tipo de búsquedas. Ahora, Shallue y Vanderburg se proponen usar la misma máquina para analizar el catálogo completo de Kepler, el cual incluye unas 150.000 estrellas.

Fuente: NASA

Referencia: «Identifying exoplanets with deep learning: A five planet resonant chain around Kepler-80 and an eighth planet around Kepler-90», Christopher J. Shallue y Andrew Vanderburg en arXiv:1712.05044. Aceptado para su publicación en The Astronomical Journal.