Zo spoort kunstmatige intelligentie exoplaneten op

Het aantal bekende planeten bij andere sterren (zogeheten exoplaneten) is sinds de eerste ontdekking in 1995 geëxplodeerd, de teller staat nu op 3726. Ruimtemissies zoals de Kepler-ruimtetelescoop voegen met enige regelmaat nieuwe exemplaren aan de lijst toe, maar zelfs in ‘oude’ waarnemingen blijken onbekende exoplaneten schuil te gaan. Twee onderzoekers van NASA en Google lieten een zelflerend algoritme los op de data van Kepler. Daarmee wisten ze nog twee niet eerder ontdekte exemplaren te identificeren. Het is de eerste keer dat dit op deze manier lukte.

Exoplaneten verraden hun bestaan doordat ze, gezien vanaf de aarde, voor hun ster langs trekken. Dit vermindert tijdelijk de helderheid van de ster. De eerste dataset van Kepler – die tussen 2009 tot 2013 zo’n 150.000 sterren continu in het oog hield – bevat 35.000 van deze ‘lichtdipjes’ die kúnnen duiden op planeten. Maar één dipje maakt nog geen planeet. Er moeten meerdere overgangen plaatsvinden, op vaste tijdstippen, voor het de boeken in kan.

Daar zijn succesvolle algoritmes voor die tot nu toe, soms na controle van mensen, zo’n 2500 exoplaneten uit Keplers data visten. Maar de waarnemingen zijn niet altijd duidelijk en algoritmes niet perfect. Algoritmes met een zelflerend vermogen bieden wellicht uitkomst. Hiermee waren onderzoekers in staat een zesde planeet rondom de ster Kepler-80 te vinden. En een achtste planeet rondom Kepler-90. Die laatstgenoemde ster is nu, naast de zon, de enige bekende ster met acht planeten. Het wetenschappelijke artikel waarin de ontdekkingen staan is geaccepteerd voor publicatie in The Astronomical Journal, aldus NASA.

Deep learning

De Keplertelescoop genereert zoveel data dat het voor astronomen niet te doen is om handmatig op zoek te gaan naar mogelijke signalen van exoplaneten. Daarom zijn er de afgelopen jaren verschillende algoritmes op de Keplerdata losgelaten, die zoeken naar tijdelijke lichtvariaties van sterren.

Het algoritme van Shallue en Vanderburg moest eerst getraind worden. Ze voerden een set van 15.000 signalen van Kepler in die in eerdere onderzoeken waren gesignaleerd als ofwel een exoplaneet of een vals signaal. Na training wist het computerprogramma de valse signalen in 96 procent van de gevallen te onderscheiden van signalen van bevestigde exoplaneten. Daarna lieten de onderzoekers het algoritme los op meer data van Kepler, vooral op de planeetsystemen die al meerdere bevestigde planeten hadden. Ze redeneerden dat daar de kans het grootst was dat wat over het hoofd was gezien.

Tweemaal was er succes. De onderzoekers vonden Kepler-80g, de zesde planeet rondom de ster Kepler-80 op een afstand van 1100 lichtjaar van de aarde. Het is de buitenste planeet in het kleine planetenstelsel, en heeft een omlooptijd van 14,6 dagen. Daarnaast spotten ze Kepler-90i, een planeet om de ster Kepler-90. Deze heeft een diameter die ongeveer dertig procent groter is dan die van de aarde (relatief klein ten opzichte van andere ontdekte exoplaneten) en draait in 14,4 dagen om de ster heen. Bijzonder is dat Kepler-90 nu, naast onze zon, de enige ster is met acht bevestigde planeten.

Toch laat het onderzoek zien dat er met behulp van deep learning in de toekomst misschien meer exoplaneten uit de beschikbare data te persen zijn. Dat er meer gegevens gaan komen is zeker. Keplers missie loopt op zijn einde (volgend jaar is de brandstof op) maar op de planning staat onder andere de Amerikaanse Transiting Exoplanet Survey Satellite die in maart wordt gelanceerd en vooral heldere sterren in de buurt van de aarde gaat bekijken. In 2026 komt daar de Europese Planetary Transits and Oscillations of stars bij die een miljoen sterren langdurig onder de loep neemt.