Chúng ta tìm ra một phiên bản mini của hệ Mặt trời - hệ sao Kepler-90, với số hành tinh trong cùng một hệ nhiều nhất từ trước đến nay.
Thái dương hệ của chúng ta thực sự đặc biệt, và có 2 lý do làm nên sự đặc biệt ấy. Đầu tiên là Trái đất - hành tinh duy nhất trong tầm hiểu biết của con người có thể nuôi dưỡng sự sống. Và thứ 2, đây là hệ sao - hành tinh có nhiều hành tinh nhất, với 8 tinh cầu xoay quanh Mặt trời rực lửa.
Tuy nhiên, có vẻ như hệ Mặt trời đã trở nên bớt đặc biệt đi một chút sau công bố của NASA trong cuộc họp báo vừa diễn ra. Theo đó, kính thiên văn vũ trụ Kepler đã tìm ra một hành tinh mới thuộc hệ sao - hành tinh Kepler-90, cách Trái đất 2545 năm ánh sáng.
Đây là hệ sao - hành tinh có nhiều hành tinh nhất, với 8 tinh cầu xoay quanh Mặt trời rực lửa.
Hệ sao này vốn được xác nhận có tổng cộng 7 hành tinh. Và mới phát hiện mới này, nó chính thức san bằng số lượng tinh cầu xoay một ngôi sao với hệ Mặt trời của chúng ta.
Tinh cầu mới - được đặt tên Kepler-90i - là một hành tinh nóng bỏng với bề mặt rắn. Nó có quỹ đạo kéo dài 14,4 ngày quanh Kepler-90.
Và điểm đặc biệt ở đây là Kepler đã kết hợp với hệ thống AI (trí tuệ nhân tạo) của Google để khám phá ra hành tinh này.
Cụ thể, hệ thống AI này có thể "tự học" (machine learning - máy tự học). Nó đã phân tích các thông tin trong hệ thống dữ liệu của Kepler trong quá trình thu nhận tín hiệu từ các exoplanet (hành tinh ngoài hệ Mặt trời), và rồi xác nhận được tín hiệu của một hành tinh mới.
Hệ sao - hành tinh Kepler-90.
"Đúng như những gì đã dự kiến, phát hiện lần này thực chất lẩn khuất trong các dữ liệu của Kepler, chỉ chờ chúng ta có một công cụ đủ mạnh để đào nó lên" - trích lời Paul Hertz, giám đốc Bộ Vật lý thiên văn của NASA tại trụ sở Washington.
"Điều này chứng tỏ dữ liệu sẵn có của chúng ta đã là một kho báu dành cho các thế hệ sau "khai quật" trong nhiều năm tới".
Phát hiện lấy cảm hứng từ não bộ con người
Phát hiện lần này xuất phát từ việc 2 nhà nghiên cứu Christopher Shallue và Andrew Vanderburg "luyện" cho một chiếc máy tính cách để tìm ra các exoplanet, dựa trên các dữ liệu ánh sáng ghi lại được từ Kepler. Đó là những thay đổi rất nhỏ về độ sáng khi có một hành tinh di chuyển cắt ngang một ngôi sao.
Lấy cảm hứng từ các neuron thần kinh trong não bộ con người, các "mạng neuron" trong AI sẽ đào xới dữ liệu của Kepler, tìm kiếm những tín hiệu thay đổi cực nhỏ, và cuối cùng đã tìm ra hành tinh số 8 đã lẩn trốn bấy lâu nay của Kepler-90 thuộc chòm sao Draco.
Nó là một ngôi sao lùn màu vàng giống như mặt trời và nhiệt độ bề mặt của nó cao hơn mặt trời một chút, khoảng 5930K. Vì vậy độ sáng của nó cũng cao hơn một chút so với mặt trời (độ lớn tuyệt đối của nó vào khoảng 4,54, sáng hơn một chút so với 4,83 của mặt trời) nhưng vì hệ sao này cách chúng ta 2.545 năm ánh sáng nên độ lớn biểu kiến chỉ là 14, do đó chúng ta không thể nhìn thấy nó bằng mắt thường.
Kepler 90 là một sao dải chính loại G có vị trí vào khoảng 2.545 năm ánh sáng (780 pc) từ Trái Đất thuộc chòm sao Thiên Long. Ngôi sao này đáng chú ý vì nó có một hệ hành tinh có cùng số lượng hành tinh quan sát được với hệ mặt trời.
Do đó, có thể nói Kepler 90 là anh em với hệ mặt trời, tuy nhiên nó lại là người sinh sau đẻ muộn, theo nghiên cứu của giới thiên văn học, hệ sao Kepler 90 sinh ra muộn hơn 2,6 tỷ năm so với mặt trời và chỉ nó mới 2 tỷ năm tuổi, còn hệ mặt trời của chúng ta đã có 4,6 tỷ năm tuổi.
Hệ mặt trời của chúng ta có 8 hành tinh quay xung quanh và Kepler 90 cũng vậy, những hành tinh này được đặt tên theo thứ tự ngôi sao gần mặt trời nhất và chúng có thứ tự là b, c, i, d, e, f, g và h. Hành tinh gần mặt trời nhất được gọi là Kepler 90b và hành tinh xa nhất được gọi là Kepler 90h.
Trên thực tế, việc sử dụng công nghệ machine learning để nghiên cứu dữ liệu của Kepler đã từng được thực hiện trước kia, nhưng không được kỳ vọng quá nhiều. Nhưng lần này, nó cho thấy tiềm năng rất lớn để tìm ra những tín hiệu nhỏ nhất tại các thiên hà có khoảng cách cực kỳ xa mà chúng ta vốn không thể chạm tới.
Hành tinh băng ngang của sao chủ sẽ tạo ra một sự thay đổi rất nhỏ về tín hiệu ánh sáng.
Kepler-90i có kích cỡ khá ấn tượng, lớn hơn Trái đất khoảng 30%. Tuy nhiên, bề mặt hành tinh rất nóng - ước tính trên 800 độ F (trên 420 độ C), tương đương với sao Thủy trong hệ Mặt trời. Hành tinh xa nhất của Kepler-90 là Kepler-90h thì có khoảng cách tương đương với Trái đất tới Mặt trời.
"Hệ sao - hành tinh Kepler-90 cũng giống như phiên bản thu nhỏ của hệ Mặt trời. Các hành tinh nhỏ bên trong, hành tinh lớn bên ngoài, nhưng với khoảng cách nhỏ hơn chúng ta rất nhiều" - Vanderburg, nghiên cứu sinh của NASA và là nhà thiên văn từ ĐH Texas cho biết.
Shallue - kỹ sư phần mềm cấp cao của Google đã cảm thấy rất hứng thú trước việc tìm ra một exoplanet mới, sau khi nhận ra rằng thiên văn học - cũng giống như mọi môn khoa học khác - luôn bị "ngập" trong một bể dữ liệu thu thập được từ vũ trụ.
"Lúc rảnh, tôi đã thử tìm hiểu và nhận ra sứ mệnh của Kepler có một nguồn dữ liệu khổng lồ" - Shallue chia sẻ. "Công nghệ máy tự học lúc này thực sự có ích, vì dữ liệu như vậy là quá nhiều để con người tự nghiên cứu".
Trong vòng 4 năm, kho dữ liệu của Kepler đã thu thập được 35.000 tín hiệu "có khả năng" là một hành tinh mới. Trước kia, cách để kiểm tra chúng là bằng phần mềm tự động và... mắt người, nhưng các tín hiệu yếu thường bị bỏ qua. Còn với Shallue và Vanderburg, những dữ liệu ấy có thể ẩn chứa những phát hiện chưa từng có.
Họ đã luyện cho AI như thế nào?
Đầu tiên, họ dạy cho hệ thống neuron của AI cách để xác nhận những tín hiệu từ exoplanet, dựa trên 15.000 tín hiệu đã được công nhận trước kia.
Trong các thử nghiệm đầu tiên, hệ thống này đạt độ chính xác lên tới 96%. Hệ thống tiếp tục tự học để đạt độ chính xác cao hơn. Sau đó, các chuyên gia hướng nó đến việc truy tìm các tín hiệu yếu hơn trong tổng số 670 hệ sao vốn đã có rất nhiều hành tinh được xác nhận. Hành động này dựa trên giả thiết những hệ sao có nhiều hơn 1 hành tinh là nơi phù hợp nhất để tìm kiếm thêm các hành tinh đang lẩn trốn.
Mô phỏng Kepler-90i.
"Chúng tôi tìm ra rất nhiều hành tinh "giả", nhưng đồng thời khả năng tìm thấy hành tinh thật cũng lớn hơn" - Vanderburg cho biết. "Giống như sàng đá để tìm ngọc, bạn có một cái sàng lớn, bạn sẽ nhặt phải nhiều đá hơn, nhưng cũng thu được nhiều ngọc hơn".
Kepler-90i không phải là "viên ngọc" duy nhất AI đã tìm thấy. Trong hệ sao Kepler-80 vốn có 5 hành tinh, nó cũng tìm ra hành tinh thứ 6. Đó là Kepler-80g, một hành tinh có kích cỡ ngang với Trái đất. Cùng với những hành tinh lân cận, chúng tạo thành một chuỗi cộng hưởng, giúp cho cả hệ trở nên ổn định, giống như "hệ Mặt trời 2.0" TRAPPIST-1 được tìm thấy vào tháng 2/2017.
Theo Shallue và Vanderburg chia sẻ, bộ đôi dự tính sẽ áp dụng hệ thống AI này lên toàn bộ hệ dữ liệu của Kepler, bao gồm 150.000 ngôi sao. Con số khổng lồ này hứa hẹn sẽ có nhiều hành tinh được tìm thấy, và rõ ràng cơ hội bắt gặp một nền văn minh khác cũng lớn hơn.
Nghiên cứu sẽ được công bố trên tạp chí The Astronomical trong thời gian tới.