كيف يساعد الذكاء الاصطناعي العلماء على البحث عن الأرض الغريبة

عند الشراء من خلال روابط على مقالاتنا ، قد يكسب المستقبل وشركاء المشاركة في العمولة.

تم التخلي عن خوارزمية تعلم الآلة المدربين على أنظمة الكواكب الاصطناعية-وفي هذه العملية حددت ما يقرب من أربعة من النجوم الحقيقية التي لديها احتمال كبير لاستضافة كوكب صخري في منطقةهم الصالحة للسكن.

“حدد النموذج 44 نظامًا من المحتمل جدًا أن يؤوي غير مكتشف أرض-يحب الكواكبقال جين دافولت ، عالمة فلكية في وكالة الفضاء الجوية الألمانية ، في أ ، في أ إفادة. “أكدت دراسة أخرى الإمكانية النظرية لهذه الأنظمة لاستضافة كوكب يشبه الأرض.”

في كثير من الأحيان ، عوالم “تشبه الأرض”-تشبه الأرض بمعنى أن لديهم مشابه كتلة إلى كوكبنا والإقامة فيهم نجم's منطقة صالحة للسكن – يتم العثور عليها عن طريق الصدفة ، وغالبًا ما تكون في استطلاعات ضخمة تشاهد الآلاف من النجوم لكواكب العابرة. ومع ذلك ، يود علماء الفلك حتى احتمالات العثور على كواكب منطقة بحجم الأرض ، وبالتالي يتطلبون وسيلة أكثر استهدافًا للعثور على نجوم مرشحين.

هذا ما دفع دافولت إلى تطوير الخوارزمية أثناء وجودها في جامعة برن في سويسرا. مثل جميع النماذج المستندة إلى خوارزميات تعلم الآلة التي تتعلم تحديد الأنماط وإعداد التنبؤات بناءً على المكان الذي ترى فيه الخوارزمية تلك الأنماط ، كان يجب تدريبها على البيانات. ومع ذلك ، فإن المشكلة هي أنه على الرغم من اكتشاف ما يقرب من 6000 من الكواكب الخارجية حتى الآن ، فإن المعلومات التي لدينا في هذه العوالم غير مكتملة. وبشكل عام ، حتى 6000 عوالم لا يكفي لتدريب الخوارزمية.

لذلك ، تحول دافولت وزملاؤها في جامعة برن ، رومان إلتشنجر ويان أليبرت ، إلى نموذج آخر قادر على محاكاة العوالم بناءً على كل ما نعرفه عن أنظمة الكواكب. كان نموذج برن لتشكيل الكوكب والتطور في التطوير المستمر في جامعة برن منذ عام 2003 ، ويخضع باستمرار إلى تحسينات مع توفر المزيد من البيانات والنماذج النظرية.

وقال أليبرت في البيان: “يمكن استخدام نموذج برن لإدلاء بيانات حول كيفية تشكيل الكواكب ، وكيف تطورت وأنواع الكواكب التي تتطور في ظل ظروف معينة في قرص بروتوبلااني”. “يعد نموذج برن أحد النماذج الوحيدة في جميع أنحاء العالم التي توفر هذه الثروة من العمليات البدنية المترابطة وتمكين دراسة مثل الناتجة الحالية.”

يقوم Bern Model بتجميع 53،882 أنظمة كوكبي محاكاة حول ثلاثة أنواع مختلفة من النجوم: نجوم G-type مثلنا شمسو الأقزام الحمراء مع حوالي نصف كتلة الشمس، ومجموعة ثانية من الأقزام الحمراء مع خمسة من الكتلة الشمسية.

حددت الخوارزمية حول البحث عن أنظمة الكواكب المحاكاة هذه للأنماط أو الارتباطات ، وربط وجود أو عدم وجود كوكب من المنطقة الصالحة للسكن بحجم الأرض مع مختلف البنية من الأنظمة الكوكبية.

بعض الارتباطات أكثر وضوحا من غيرها. على سبيل المثال ، هناك علاقة بين وجود كوكب صخري داخلي يشارك في إغراء نظام مع خارجي عملاق الغاز. هذه هي نفس الهندسة المعمارية نظام الطاقة الشمسية لديه ، مع الكواكب الصخرية أقرب إلى الشمس من عمالقة الغاز.

على جانب الوجه ، هناك ارتباط مضاد بين كوكب الساخنة ، وهي عمالقة للغاز بالقرب من شمسهم ، وكواكب “البازلاء في بود” ، وهي سلاسل من الكواكب الصخرية ذات الكتلة المماثلة والمدارية التي تم العثور عليها حول بعض نجوم القزم الأحمر مثل trappist-1 و نجم بارنارد. نظرًا لأن كوكب المشتري الساخن هو عملاق للغاز الذي تشكل أبعد من نجمه ثم هاجر إلى الداخل ، مما يطرد أي كواكب في طريقه خارج الطريق ، لا نتوقع العثور على كوكب المشتري الساخن إلى جانب مثل هذه الكواكب الصخرية المنظمة.

ولكن هناك ارتباطات أعمق أيضًا ، والتي حددها دافولت في الأبحاث السابقة. على وجه الخصوص ، يبدو أن الكتلة والنصف القطر والفترة المدارية للكوكب الأعمق القابل للاكتشاف بمثابة علامة كبيرة على ما إذا كان النظام يستضيف كوكبًا معتدلًا بحجم الأرض أم لا.

على سبيل المثال ، وجد Davoult أنه حول النجوم من نوع G مثل شمسنا ، يبدو وجود كوكب منطقة قابلة للسكن بحجم الأرض أكثر احتمالًا إذا كان نصف قطر الكوكب الذي يمكن اكتشافه الأعمق أكبر من 2.5 ضعف نصف قطر الأرض ، أو إذا كان له فترة مدارية تزيد عن 10 أيام.

مسلحًا بمعرفة هذه الارتباطات ، تم تدريب الخوارزمية بنجاح على البيانات المحاكاة.

وقال دافولت: “النتائج مثيرة للإعجاب: تحقق الخوارزمية قيمًا دقيقة تصل إلى 0.99 ، مما يعني أن 99 ٪ من الأنظمة التي تم تحديدها بواسطة نموذج تعلم الآلة لها كوكب واحد على الأقل يشبه الأرض”.

واثق من قدرة الخوارزمية على التعرف على الارتباطات ، تم تطبيقه بعد ذلك على الملاحظات الحقيقية ، مما يوفر 44 أنظمة الكوكب المرشحة التي يوجد فيها احتمال كبير بوجود كوكب بحجم الأرض في المنطقة الصالحة للسكن في نجمها. يمكن لعلماء الفلك الآن متابعة هذه الأهداف ، بدلاً من البحث عن النجوم بشكل أعمى.

القصص ذات الصلة:

– كيف يمكن أن يجعل تغير المناخ مشكلة غير مرغوب فيها على مساحة الأرض أسوأ

-قد تولد الكواكب الغريبة الكبيرة في الفوضى ، واكتشاف صانعي الكواكب الخارجية المتقاعدة في ناسا

– يمكن أن تقدم الكواكب الخارجية القريبة أدلة حول الأجواء حول عوالم غريبة حارة وصخرية

ستثبت الخوارزمية حقًا قيمتها في المستقبل. وكالة الفضاء الأوروبية أفلاطون من المتوقع أن تكتشف المهمة عدة آلاف من الكواكب العابرة. من خلال تطبيق الخوارزمية على اكتشافات أفلاطون ، يجب أن يكون قادرًا على تضييق الآلاف من الأنظمة على القلة التي لديها فرصة أكبر لدعم كوكب شبيه بالأرض ، مما يسمح لعلماء الفلك بالعثور عليها بسرعة أكبر وكفاءة.

وقال أليبرت: “هذه خطوة مهمة في البحث عن الكواكب ذات الظروف المواتية للحياة ، وفي النهاية ، للبحث عن الحياة في الكون”.

يتم نشر النتائج في عدد أبريل 2025 من المجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية.