科學家通過開普勒天文望遠鏡新發現了數百顆系外行星。該結果來自NASA和JPL-Caltech兩家機構。在2021年11月,系外行星的數量迎來飛躍,天文學家宣布301顆新的系外行星被發現,366顆待確認。開普勒望遠鏡於2009年發射並升空,在2018年底耗盡燃料後結束任務。但是,科學家們仍然在挖掘開普勒望遠鏡所記錄的數據,不斷探索著遙遠的宇宙。

NASA的科學家在2021年1月17日在《天文物理期刊》上發表了兩篇同行評議論文的第一篇,來在UCLA的科學家在同一期刊上2021年11月23日發表了第二篇。兩篇都可在arXiv上先行瀏覽。

總的來說,開普勒任務是極其成功的,到2021年12月6日,天文學家確認了4888顆系外行星。毫不誇張的說,開普勒憑藉一己之力發現大部分已知的系外行星。
系外行星系統軌道內的行星大小從地球一般大到比木星大的都有,有些行星運行軌道甚至比水星到太陽的軌道距離還近,還有些亞海王星軌道的行星大小在地球和海王星之間,這樣的行星在我們太陽系是不存在的。

NASA研究小組使用一個叫做ExoMiner的程序發現301顆已經確認的行星。同時,UCLA大學的天文學家用新演算法發現了366顆待確認的行星。
開普勒使用凌日法探測地外行星。當一顆行星經過恆星面前時,在我們看來恆星的亮度就會降低,這樣科學家們就可以通過測量來觀測到更多數據。
ExoMiner是一個利用NASA超級電腦運行的深度神經網路。科學家利用該網路來判斷亮度的波動到底是真的有行星從恆星面前經過還是由測量誤差引起。NASA艾姆斯研究中心系外行星科學家詹金斯說,ExoMiner並不是獨自作戰,相反,他需要背後大量的數據處理工作,這些工作異常耗時。

與其他的系外行星探測方法不同,ExoMiner探測方法並不是一個黑箱方法,決定探測到的是否是系外行星並不神秘,我們能很輕易的通過數據解讀來判斷探測的結果。ExoMiner通過分析開普勒數據檔案中的數據來發現新的系外行星,此前,科學家們已經從開普勒科學運行中心的系統中知道了這些行星,但是並未得到確認。通過ExoMiner的分析確認了這些行星就是系外行星。

ExoMiner項目負責人哈米德說當 ExoMiner 確定某物體是一顆行星時,可以肯定得說它就是一顆行星,ExoMiner 精確度很高,並且在某些方面比現有的機器和人類專家更靠譜,儘管人類專家對此仍有偏見。詹金斯補充到:這301顆新發現得系外行星能夠幫助我們更好的了解太陽系以外的行星以及他們的恆星系統,這使得我們的太陽系在宇宙中如此的獨一無二。
第二天,來自UCLA的天文學家宣稱他們從開普勒的數據中分析出366顆待確定的系外行星。UCLA合作作者埃里克·帕提古拉介紹說與NASA團隊不同的是,他們使用的是內部自行研發的新演算法。發現數百顆系外行星的成就固然偉大,但除此之外,我們還需要知道這些發現怎樣指引我們去了解系外行星群體的整體特徵。

帕提古拉以及第一作者詹金斯都是一個叫做「攀登K2項目」的天文學家團隊成員。帕提古達說這個項目利用的是開普勒任務K2階段的數據,K2階段是用於補償出現機械故障的最初任務,最初任務已於2013年結束。
K2項目團隊和詹金斯發明行星探測演算法對於理解行星群體來說是一個巨大他突破。毫無疑問,他們將提高我們對行星形成和演化的過程的理解。最終,所有K2項目的數據都被解讀出來,包括500TB的數據和8億張圖片。這些數據使用了UCLA的霍夫曼2號計算機集群來進行分析。

除了新發現系外行星,研究團隊還辨認了我們已知的381顆系外行星。在K2項目的數據中,研究團隊發現了747個獨立的待確認行星和57個多星系統。
科學家們想要去了解什麼樣的恆星更容易擁有更多的行星以及由多少恆星系統擁有形成行星所必須的物質。就像詹金斯說的,我們需要去更大範圍的恆星,而不是局限於我們的太陽。研究每一個系外恆星系統給研究行星的形成提供了一個獨特的視角。
既然我們訓練ExoMiner利用開普勒任務中的數據來分析,那麼經過微調後,我們也可以讓ExoMiner去處理其他項目中的數據,包括現在正在進行的TESS項目,在這上面我們仍然後很大的提升空間。

這些新發現令人振奮,同時還有更多新世界等著我們去探索。事實上,科學家估計單單我們銀河系就蘊藏著數十億顆行星,大部分行星都圍繞著相應的恆星公轉,同時也有數百萬或更多顆行星並沒有固定的軌道,他們是宇宙中的流浪行星,在宇宙中孤獨的遊盪。要知道,像銀行系一樣的星系,宇宙中還有數十億個,這不禁讓人感慨,宇宙當中到底還有多少未知的世界!

BY: Paul Scott Anderson
FY: 布丁
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