Donnerstag, Oktober 28, 2021
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NASA nutzt künstliche Intelligenz, um abtrünnige Exoplaneten zu entdecken, die durch die Galaxis wandern

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Forscher haben eine neue Methode entwickelt, um Schurkenplaneten außerhalb des Sonnensystems zu entdecken, Welten, die allein ohne einen Mutterstern durch ihre Galaxien wandern.

Die vom NASA Goddard Space Flight Center Wissenschaftler Richard K. Barry entwickelte Technik vereint die Zukunft der Astronomie – in Form des demnächst erscheinenden römischen Weltraumteleskops Nancy Grace – mit seiner Vergangenheit, einer Methode, die Astronomen des 19. Entfernungen messen.

Die Mission Contemporaneous LEnsing Parallax and Autonomous TRansient Assay (CLEoPATRA) wird Parallaxe verwenden, um Entfernungen zu messen, aber die Methode wird durch künstliche Intelligenz (KI) von Dr. Greg Olmschenk unterstützt.

Olmschenks Programm RApid Machine Learned Triage (RAMjET) wird Muster durch bereitgestellte Beispiele lernen, nutzlose Informationen herausfiltern und sicherstellen, dass von den Millionen von Sternen, die von CLEoPATRA pro Stunde beobachtet werden, nur nützliche Informationen zur Erde zurückgesendet werden.

Aktuelle Forschung veröffentlicht in Das astronomische Journal schlägt vor, dass Exoplaneten, die im Universum ohne einen Mutterstern existieren, häufiger vorkommen könnten als Sterne selbst, aber bis jetzt war es schwierig, sie zu entdecken.

„Die Schwierigkeit bei der Erkennung von Schurkenplaneten besteht darin, dass sie im Wesentlichen kein Licht emittieren. Da die Erkennung von Licht von einem Objekt das Hauptwerkzeug ist, mit dem Astronomen Objekte finden, waren Schurkenplaneten schwer zu fassen“, der Autor dieses Artikels und Thomas Jefferson Professor für Entdeckung und Weltraumforschung an der Ohio State University, sagte Scott Gaudi TheAktuelleNews.

Die stärkste Methode, um Exoplaneten – Planeten außerhalb des Sonnensystems – zu entdecken, besteht darin, die Lichteinbrüche zu verwenden, die sie verursachen, wenn sie vor ihren Elternsternen vorbeiziehen. Diese Transitmethode hat zur Entdeckung von Tausenden von Welten geführt, die dem Exoplaneten-Katalog hinzugefügt wurden, aber sie funktioniert nicht für Planeten, die keine Wirtssterne haben.

Eine Möglichkeit, bösartige Exoplaneten zu entdecken, besteht darin, zu warten, bis sie zwischen einem weit entfernten Milchstraßenstern und unseren Teleskopen hier auf der Erde kreuzen und das Licht dieses Sterns abfangen. Wenn dies geschieht, bewirkt ein Phänomen, das als Gravitationslinseneffekt bezeichnet wird, die Lichtkrümmung, die von einem massiven Objekt verursacht wird, tatsächlich dazu, dass das Licht dieses Sterns heller wird.

CLEoPATRA nutzt diese Aufhellung, die als Mikrolinse bezeichnet wird, wenn es sich um ein Linsenobjekt mit geringer Masse wie einem Planeten handelt, und verwendet Parallaxe, um die Entfernung zu diesen Schurkenwelten zu messen.

„Römisch [Space Telescope] wird eine Technik namens Gravitations-Mikrolinsen verwenden, um abtrünnige Planeten zu finden, die nur auf der Schwerkraft und damit der Masse des Planeten beruht und kein Licht vom Planeten erfasst werden muss“, sagte Gaudi

Da Mikrolinsen-Ereignisse sowohl unvorhersehbar als auch äußerst selten sind, muss ein Teleskop Hunderte Millionen Sterne nahezu kontinuierlich überwachen, um sie zu erkennen. Und dazu braucht es ein Weitfeld-Weltraumteleskop wie das römische Weltraumteleskop Nancy Grace.

Parallaxe ist die scheinbare Verschiebung der Position eines Objekts, wenn es aus verschiedenen Positionen betrachtet wird. Das bekannteste Beispiel dafür ist, einen Finger nah an unser Gesicht zu halten und es mit einem Auge zu betrachten und dann zum anderen zu wechseln. Der Finger sieht aus, als hätte er sich bewegt.

Astronomen des 19. Jahrhunderts nutzten dieses Phänomen, um die Entfernungen zu nahen Sternen zu messen, indem sie beobachteten, wie sich ihre Positionen entsprechend dem Hintergrund weiter entfernter stellarer Objekte verschoben.

Die Verwendung von Parallaxe in Verbindung mit Mikrolinsenereignissen funktioniert etwas anders, da getrennte Beobachter auf präzise synchronisierte Uhren angewiesen sind, um die Zeitunterschiede zwischen ihren Beobachtungen des Ereignisses zu messen. Diese Zeitverzögerung ermöglicht es dem Beobachter dann, die Entfernung zum Linsen-Exoplaneten sowie seine Masse und Größe zu berechnen.

„CLEoPATRA wäre in großer Entfernung vom Hauptobservatorium, entweder Roman oder ein Teleskop auf der Erde“, sagte Barry in einer Pressemitteilung der NASA. „Das Parallaxensignal sollte es uns dann ermöglichen, für diese Objekte recht genaue Massen zu berechnen und damit den wissenschaftlichen Ertrag zu steigern.“

Der Vorteil bei der Erkennung von Schurken-Exoplaneten besteht nicht nur darin, den bereits aufkeimenden Exoplaneten-Katalog zu vergrößern. Die Erforschung dieser Welten könnte uns auch mehr darüber lehren, wie sich die Planeten in unserem Sonnensystem, einschließlich der Erde, gebildet und entwickelt haben.

„Wir wollen mehrere frei schwebende Planeten finden und versuchen, Informationen über ihre Massen zu erhalten, damit wir verstehen können, was allgemein oder nicht üblich ist“, wissenschaftlicher Mitarbeiter bei Goddard und Ph.D. sagte die Studentin der Katholischen Universität von Amerika in Washington, Stela Ishitani Silva. „Das Erhalten der Masse ist wichtig, um ihre planetare Entwicklung zu verstehen.“

Wenn alles nach Plan verläuft, wird CLEoPATRA ungefähr zeitgleich mit dem Start des römischen Weltraumteleskops Nancy Grace, der derzeit für Mitte der 2020er Jahre geplant ist, zu einer Marsmission starten.

„CLEoPATRA wird es uns ermöglichen, viele hochpräzise Massen für neue Planeten abzuschätzen, die von Roman und PRIME entdeckt wurden“, sagte Barry. „Und es könnte uns ermöglichen, zum ersten Mal die tatsächliche Masse eines frei schwebenden Planeten zu erfassen oder zu schätzen – noch nie zuvor. So cool und so aufregend. Wirklich, es ist jetzt ein neues goldenes Zeitalter für die Astronomie, und ich bin einfach sehr aufgeregt.“

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