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天文新知

TESS搭配最新演算法 幫助找尋太陽系第9行星


NASA的凌日系外行星巡天衛星(Transiting Exoplanet Survey Satellite,TESS),是近年天文學家搜索系外行星的最佳利器,在2020年8月完成第一階段全天域的搜索後,進入第二階段的擴展任務,速度比第一階段快3倍。

而根據我們對海王星外天體軌道運動的觀測,有些科學家相信在海王星外10倍軌道距離處,可能存在太陽系「失而復得」的第9行星。因為距離遙遠,這個行星能反射的太陽光不可思議地微弱,找到它幾乎是不可能的挑戰。

因此最近有研究團隊利用TESS接近全天域的觀測資料,搭配最新的演算法,希望能找到隱藏在像素中的光點。天文學家對捕捉晦暗的恆星或深遠天體很有一套,他們利用多幅影像疊合,藉此抵銷隨機出現的雜訊,提高影像的訊雜比。但是太陽系的天體會在天球上緩慢移動,如果要使用多幅影像疊合,必須預先知道這些天體移動的路徑,並將多幅影像沿路徑逐幅偏移,才能將天體的訊號擷取出來。

圖上:將多幅影像按已知天體的路徑偏移,可以擷取出天體的微弱訊號。
圖下:若天體的路徑未知,演算法必須針對不同的軌跡嘗試及猜測來偏移影像。正確的偏移將產生最強的訊號。[Rice&Laughlin 2020]

如果我們不知道天體的路徑呢?這個問題看似無解,但在人工智慧發展迅速的當代,擅長影像分析處理的「卷積神經網路」可以幫助我們找到合適的影像偏移路徑。這個方法準確度或許不如已知路徑的偏移法,但論文作者也用這個方法找到了17個可能的外太陽系天體,而目前已知的外太陽系天體約100顆。若後續觀測可以證實,代表這將是找尋「第9行星」的新希望。(編譯/虞景翔)

 
資料來源:AAS NOVA

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