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近日，由中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)葛健教授帶領(lǐng)的國(guó)際團(tuán)隊(duì)，研發(fā)了一種結(jié)合GPU相位折疊和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí)算法，并在開(kāi)普勒（Kepler）2017年釋放的恒星測(cè)光數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了五顆直徑小于地球、軌道周期短于1天的超短周期行星。其中，四顆是迄今為止發(fā)現(xiàn)的距其主星最近的最小行星，類(lèi)似火星大小。這是天文學(xué)家首次利用人工智能一次性完成搜尋疑似信號(hào)和識(shí)別真信號(hào)的任務(wù)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《皇家天文學(xué)會(huì)月報(bào)》（MNRAS）上。

經(jīng)過(guò)5年的努力和創(chuàng)新，科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了結(jié)合GPU相位折疊和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí)的新算法GPFC。該算法比國(guó)際上流行的BLS法搜尋速度提高了約15倍，檢測(cè)準(zhǔn)確度和完備度各提高約7%，提高了凌星信號(hào)搜索速度、精度和完備度。該算法已應(yīng)用于Kepler的數(shù)據(jù)集中，并識(shí)別出五顆新的超短周期行星——Kepler-158d、Kepler-963c、Kepler-879c、Kepler-1489c和Kepler-2003b。其中，Kepler-879c、Kepler-158d、Kepler-1489c和Kepler-963c分別位列迄今為止發(fā)現(xiàn)的最小超短周期行星中的第一、第二、第三和第五名。Kepler-879c、Kepler-158d、Kepler-1489c和Kepler-2003b是最接近其主星的小型行星，其軌道半徑在5個(gè)恒星半徑以?xún)?nèi)，展現(xiàn)了新算法在搜尋微弱凌星信號(hào)的優(yōu)勢(shì)。

這些超短周期行星的存在為行星系統(tǒng)的早期演化、行星-行星相互作用以及恒星-行星相互作用的動(dòng)力學(xué)（包括潮汐力和大氣侵蝕）研究提供了關(guān)鍵線索，對(duì)行星形成理論研究具有重要意義。這一成果為在高精度光度觀測(cè)數(shù)據(jù)中快速而高效搜尋凌星信號(hào)提供了新的研究方式，顯現(xiàn)了人工智能在天文海量數(shù)據(jù)中探尋微弱信號(hào)的應(yīng)用潛力和前景。

論文鏈接

已知行星半徑和行星軌道半長(zhǎng)軸分布以及五個(gè)新發(fā)現(xiàn)的超短周期行星（紅點(diǎn)）。四個(gè)新的超短周期行星——Kepler-158d、Kepler-879c、Kepler-1489c和Kepler-2003b——是最接近它們主星的最小行星之一，其軌道在5個(gè)恒星半徑以?xún)?nèi)。

行星半徑小于1.5倍地球半徑與五個(gè)新發(fā)現(xiàn)的超短周期行星（紅圈標(biāo)記）及NASA系外行星檔案中已確認(rèn)系外行星的主星開(kāi)普勒星等的關(guān)系圖。標(biāo)記顏色對(duì)應(yīng)主星的有效溫度。新發(fā)現(xiàn)的超短周期行星的主星是類(lèi)太陽(yáng)恒星（有效溫度～5000-6000K）中最暗的目標(biāo)，顯示新的探測(cè)方法的超高靈敏度。

藝術(shù)想象圖。新發(fā)現(xiàn)的類(lèi)似火星大小的超短周期系外行星。由于離主星非常近，行星不僅表面溫度很高，而且潮汐力會(huì)擠壓行星內(nèi)部和表面進(jìn)而產(chǎn)生很多火山噴發(fā)。