„Deep Learning“ entlarvt Exoplaneten

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Der 2545 Lichtjahre entfernte Stern Kepler-90 besitzt wie unsere Sonne acht Planeten. Das zeigt die Auswertung alter Daten des Weltraumteleskops Kepler durch zwei US-amerikanische Forscher. Kepler-90 ist damit der erste Stern, bei dem Astronomen genauso viele Planeten wie in unserem Sonnensystem nachweisen konnten. Und es ist das erste Mal, dass Forscher eine mit der Methode des „Deep Learning“ trainierte künstliche Intelligenz für die Suche nach Planeten eingesetzt haben. Das Forscherduo hofft, in den Kepler-Daten mit diesem Verfahren noch viele weitere Planeten zu entdecken.

„Wir erwarten, dass in den archivierten Daten des Kepler-Teleskops noch viele aufregenden Entdeckungen verborgen sind“, sagt Paul Hertz von der amerikanischen Weltraumbehörde Nasa. „Sie warten nur auf das richtige Werkzeug, mit dem sich diese Schätze heben lassen.“ Kepler hatte von 2009 bis 2013 die Helligkeit von über 150.000 Sternen überwacht und so über 2000 Exoplaneten aufgespürt. Die fernen Welten verraten sich durch regelmäßige Abschwächungen des Sternenlichts, wenn sie auf ihrer Umlaufbahn von der Erde aus gesehen vor ihren Zentralstern vorüberziehen.

Christopher Shallue von Google Brain, einem Zentrum zur Entwicklung und Erforschung künstlicher Intelligenz, und der Astronom Andrew Vanderburg von der University of Texas haben nun ein solches Werkzeug eingesetzt: das „Deep Learning“. Hierbei werden mehrere Schichten neuronaler Netze mithilfe bekannter Datensätze so trainiert und optimiert, dass sie selbstständig Muster in neuen Datensätzen aufspüren können.

Shallue und Vanderburg trainierten ihr neuronales Netz anhand von 15.000 bereits ausgewerteten Signalen in den Kepler-Daten. Die künstliche Intelligenz konnte schließlich mit einer Wahrscheinlichkeit von 96 Prozent zwischen echten Signalen durch Exoplaneten und falschen Signalen durch Störeffekte und Rauschen unterscheiden. Dann ließen die beiden Wissenschaftler ihr so trainiertes System auf 670 Sternsysteme los, in denen bereits mehrere Planeten bekannt waren. Dort, so die Erwartung, wäre die Wahrscheinlichkeit, weitere Planeten zu finden, besonders hoch.

„Natürlich haben wir eine große Menge an falsch positiven Ergebnissen erhalten – aber auch potenzielle reale Planeten“, sagt Vanderburg. Mithilfe weiterer Analysen und Beobachtungen muss in jedem Einzelfall überprüfen werden, ob es sich um echte Planeten handelt. Bei Kepler-90 konnten die Forscher den Verdacht des KI-Systems durch statistische Analysen mit hoher Wahrscheinlichkeit bestätigen, ebenso bei einem weiteren Stern. Nach diesen Anfangserfolgen wollen Shallue und Vanderburg ihre künstliche Intelligenz jetzt auf den kompletten Datensatz des Kepler-Teleskops loslassen.

Quelle: www.cfa.harvard.edu/~avanderb/kepler90i.pdf

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