Dreißig Jahre sind vergangen, seit der erste wissenschaftliche Beweis für die Existenz von Planeten außerhalb des Sonnensystems erbracht wurde. Zum Zeitpunkt dieser Veröffentlichung hatten 3.767 Objekte den offiziellen Exoplanetenstatus mit insgesamt mehr als 4.500 Kandidaten erhalten.
Die meisten dieser Planeten sind sehr hart und für Lebenswelten absolut ungeeignet, aber einige von ihnen haben laut Wissenschaftlern möglicherweise noch geeignete Bedingungen für ihr Auftreten. Zumindest sind sie nicht zu heiß und gleichzeitig nicht zu kalt, um das Vorhandensein von Wasser auf ihrer Oberfläche in flüssiger Form aufrechtzuerhalten. Und Wasser ist, wie Sie wissen, eine der Quellen des Lebens.
Der Hauptgrund für die Suche nach neuen Exoplaneten ist natürlich die Suche nach Leben außerhalb der Erde. Warum sonst riesige Geldsummen für den Bau neuer Teleskope und die Schaffung neuer Technologien für die Weltraumforschung ausgeben? Daher haben Wissenschaftler der Columbia University (USA) ein neues System entwickelt, das die "Jagd" nach potenziell bewohnbaren Welten vereinfachen kann. Mithilfe von Algorithmen für maschinelles Lernen haben die Forscher Technologien entwickelt, mit denen das Überleben eines bestimmten Exoplaneten in einer stabilen Umlaufbahn effektiver bestimmt werden kann.
In dieser Arbeit konzentrierten sich die Forscher auf die sogenannten "Tatooines" oder Exoplaneten, die Doppelsterne umkreisen, genau wie die Wüstenwelt von Luke Skywalker aus "Star Wars". In wissenschaftlichen Kreisen formal als zirkumbinäre Planeten bekannt, können sie kolossale Orbitalveränderungen erfahren, da sie sich immer im Gravitationspool von zwei Sternen gleichzeitig befinden. Wenn sie von einem Stern und dann von einem anderen angezogen werden, riskieren sie, im Laufe der Zeit aus dem System geworfen zu werden und im schlimmsten Fall auf einen ihrer Sterne zu fallen.
Wissenschaftler haben eine Gleichung entwickelt, mit deren Hilfe die Langzeitstabilität der Umlaufbahn von zirkumbinären Planeten bestimmt werden kann. Laut Chris Lam, Leiter der heute fraglichen Entwicklung, kann diese Gleichung jedoch unter Berücksichtigung aller möglichen Umstände keine genauen Daten liefern.
"Das Problem ist, dass bei drei oder mehr Körpern im System die Bewegung" chaotisch "wird, wie Physiker und Mathematiker sagen", kommentiert Lam.
„Daher gibt es Grenzfälle, in denen die Gleichung vorhersagt, dass das System instabil ist, wenn es tatsächlich stabil ist, und umgekehrt. Wir dachten, dass ein neuronales Netzwerk uns helfen würde, dieses Problem zu bewältigen."
Die Fähigkeit, vorherzusagen, ob ein Planet aus seinem System geworfen wird, ist nicht nur eine Laune, sondern eine zusätzliche Gelegenheit, das Bewohnbarkeitspotential einer bestimmten Welt zu bestimmen. Am Ende dauerte es mehrere Milliarden Jahre, bis Leben entstand, zumindest das, das auf der Erde existiert. Mit anderen Worten, es wird keine Chance dafür geben, wenn wir über einen Planeten sprechen, der im Weltraum wandert und nicht an seine Leuchte gebunden ist.
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Für eine effizientere Methode zur Bestimmung der Überlebensfähigkeit von Tatooines haben Lam und seine Kollegen einen Algorithmus für maschinelles Lernen entwickelt, den Wissenschaftler mit 10 Millionen simulierten Planeten trainierten. Nach mehreren Stunden des Experimentierens und Abstimmens, so Lam, konnte das System die Genauigkeit der traditionellen Gleichung "in jeder Hinsicht" übertreffen.
Wissenschaftler erwarten, dass das neue TESS-Weltraumteleskop der NASA, das kürzlich erfolgreich in die Umlaufbahn gebracht wurde, viele neue zirkumbinäre Planeten erkennen kann, und die Entwicklung von Forschern der Columbia University, so Lam, könnte bei der Erforschung dieser Welten helfen.
„Unser Modell wird Astronomen helfen zu verstehen, welche Regionen am besten geeignet sind, um Planeten um binäre Systeme herum zu finden. Ich hoffe, dies wird uns helfen, nicht nur neue Exoplaneten zu entdecken, sondern auch deren Merkmale besser zu verstehen “, bemerkte der Wissenschaftler.
Nikolay Khizhnyak
