Учёные из Бернского университета более двух десятилетий создавали "бернскую модель" для компьютерного моделирования формирования планетных систем. Эти сложные и трудоёмкие расчёты занимали от нескольких дней до недель на суперкомпьютере.
Теперь, благодаря искусственному интеллекту, процесс ускорился в миллион раз. Профессор Ян Алиберт, Сара Маркес и доктор Жанна Даву разработали нового "ИИ-астронома" GeLu, который вычисляет формирование планетных систем за секунды. ИИ анализирует данные наблюдений и численных симуляций, используя методы больших языковых моделей, подобных ChatGPT, для прогнозирования расположения и свойств планет.
Исследователи обучили GeLu на десятках тысяч симуляций и протестировали его на компактной планетной системе жёлто-оранжевого карлика TOI-469(HIP 29442, TIC 33692729 и т.д), находящегося в созвездии Зайца на расстоянии 221,78 световых лет от Земли. ИИ проанализировал три известные экзопланеты: горячие суперземли TOI-469 c и TOI-469 d, а также жаркую TOI-469 b. В результате он обнаружил сигналы двух более отдалённых от звезды планет и предсказал их свойства на основе данных о внутренних планетах.
GeLu выяснил, что TOI-469 d имеет массу 4,5 массы Земли, радиус 1,58 радиуса Земли, плотность 6,29 г/см³ и температуру 944 °C. Судя по плотности и химическому составу звезды, планета наполовину состоит из железа, а наполовину из магния. TOI-469 c, чуть меньше TOI-469 d, но гораздо плотнее (10,935 г/см³), имеет температуру 724,85 °C. Её плотность и высокое содержание железа указывают на то, что это "железный мир". Последняя из подтверждённых планет, TOI-469 b, в 9,6 раз крупнее Земли и имеет температуру 503,85 °C. Её плотность должна составлять 1,256 г/см³.
Также, по данным "слабого" астро-ИИ, возможно, существуют газовые миры, нагретые до 500 и 433 °C. В ближайшее время учёные намерены их искать. Также, по данным Gaia, в системе может быть аналог Юпитера TOI-469 d, который в 1,35 раза массивнее Юпитера и должен находиться в 5,6 астрономических единицах от главной звезды. Если это так, система может быть многопланетной и смешанной — в ней нет четкой зависимости между удалением от звезды и массой/радиусом.
"Планетные системы похожи на предложения — последовательности планет, как слова в предложении. Мы использовали методы больших языковых моделей для создания нашей модели," — объясняет Алиберт.
GeLu не только предсказывает наличие планет, но и их свойства, такие как масса, орбитальное положение и состав. Современные телескопы могут наблюдать экзопланеты, но для обнаружения планет, похожих на Землю, требуется много времени. Новая модель помогает учёным расставить приоритеты.
"Наш ИИ предсказывает, где искать планеты, похожие на Землю, экономя дорогостоящее время наблюдений," — говорит Алиберт.
Миссия ESA PLATO, запланированная на 2026 год, должна обнаружить тысячи новых планетных систем. Новая модель ИИ поможет учёным определить, где искать двойники Земли. В ближайшие годы ИИ будет улучшен для предсказания дополнительных свойств экзомиров, таких как их состав и пригодность для жизни.
"Искусственный интеллект теперь присутствует в науке, и я уверен, что он станет важным инструментом для открытий," — заключает Алиберт.