美国宇航局利用人工智能和引力微透镜寻找自由浮动行星

外行星猎人已经发现了数千颗行星，大多数行星的轨道都靠近它们的宿主恒星，但相对较少的外星世界被探测到它们作为所谓的流氓行星自由漂浮在银河系中，与任何恒星没有联系。许多天文学家认为，这些行星比我们知道的更常见，但我们的行星发现技术还没有完成定位它们的任务。

迄今发现的大多数系外行星之所以被发现，是因为它们从我们的观点穿过恒星的圆盘时，在主星的观测光下会产生轻微的下降。这些事件称为中转。

美国宇航局的南希·格雷斯·罗马太空望远镜将进行一项调查，利用广域望远镜的强大技术发现更多的系外行星。我们银河系中的恒星在移动，偶然的排列可以帮助我们找到流氓行星。当自由浮动的行星与遥远的恒星精确对齐时，这可能导致恒星变亮。在这些事件中，行星的引力充当一个镜头，短暂放大背景恒星的光线。虽然罗曼可能通过这种称为引力微透镜的技术找到流氓行星，但有一个缺点——与透镜行星的距离鲜为人知。

戈达德科学家理查德·巴里博士正在开发一种叫做"当代伦辛视网膜"和"自主性测定"（CLEoPATRA）的任务概念，以利用视网膜效应来计算这些距离。视差是前景物体位置的明显变化，观察者在稍有不同的位置可以看到。我们的大脑利用我们眼睛稍微不同的观点，这样我们也能看到深度。19世纪的天文学家首次用同样的效果确定了与附近恒星的距离，测量了地球在轨道对立面拍摄的照片中，它们的位置相对于背景恒星的移动方式。

它与微透镜的工作原理稍有不同，行星和遥远背景恒星的明显对齐在很大程度上取决于观测者的位置。在这种情况下，两个分离良好的观察者，每个都配备了一个精确的时钟，将见证相同的微透镜事件在略有不同的时间。这两种探测之间的时间延迟使科学家能够确定行星的距离。

为了最大限度地发挥视网膜效应，CLEoPATRA将搭乘火星任务，该任务与罗曼号（Roman）发射的时间大致相同，目前计划于2025年底发射。这将使它进入它自己的绕太阳轨道，从而与地球保持足够的距离，以有效测量微透镜视差信号并填写这一缺失的信息。

CLEoPATRA概念还将支持PRime聚焦红外微透镜实验（PRIME），这是一台地面望远镜，目前使用罗马任务开发的四个探测器装备了摄像头。罗马和PRIME同时提供的视网膜观测结果将大大改善罗马和PRIME探测到的微透镜行星的质量估计值。

巴里说："CLEOPATRA将远离主天文台，无论是罗马天文台还是地球上的望远镜。然后，视向形图信号应允许我们计算这些物体的相当精确的质量，从而增加科学回报。

戈达德的研究助理、华盛顿美国天主教大学的博士生斯泰拉·伊希塔尼·席尔瓦说，了解这些自由浮动的行星将有助于填补我们对行星形成方式的一些了解空白。

Ishitani Silva说："我们希望找到多个自由浮动的行星，并试图获取有关其质量的信息，这样我们就能了解什么是常见的或根本不常见的。"获得质量对于了解它们的行星发育非常重要。

为了有效地找到这些行星，CLEoPATRA将于8月初在沃洛普斯飞行设施完成任务规划实验室的研究，它将使用人工智能。格雷格·奥尔姆申克博士是与巴里合作的博士后研究员，他为这次任务开发了一种名为"拉皮德机器学习会审"（RAMjET）的人工智能。

"我与某些类型的人工智能称为神经网络，"奥姆申克说。"这是一种人工智能，将学习通过示例。所以，你给它一堆你想找到的东西的例子，你想把它过滤掉的东西，然后它会学习如何识别该数据中的模式，试图找到你想保留的东西和你想扔掉的东西。

最终，AI 会了解它需要识别的内容，并且只会发回重要信息。在过滤这些信息时，RAMjET 将帮助 CLEoPATRA 克服极其有限的数据传输速率。CLEOPATRA将不得不每小时观看数百万颗恒星，而且无法将所有这些数据发送到地球。因此，航天器必须分析船上的数据，只发回它检测到的微透镜事件来源的测量结果。

巴里说："CLEOPATRA将使我们能够估计罗马和PRIME探测到的新行星的许多高精度质量。"它可能允许我们首次捕获或估计自由浮动行星的实际质量——这是以前从未做过的。如此酷，如此令人兴奋。真的，现在是天文学的新黄金时代，我对此非常兴奋。