发现第二太阳系(NASA和谷歌人工智能合作发现第二太阳系)

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开普勒-90行星的结构与我们的太阳系相似。他们的行星围绕恒星旋转，而更大的行星则在远离恒星的地方被发现。但是，第八颗行星只在地球和太阳之间的距离发现了它的轨道，所以我们不知道更远的地方，包括是否有更小的世界有待发现。行星被证明是正确的相对大小，但不是正确的轨道比例。版权所有:美国宇航局/艾姆斯研究中心/温迪·斯滕泽尔

上周，美国国家航空空航天局(NASA)宣布了一个重大消息:历史上最伟大的行星探索任务开普勒任务(Kepler Mission)在谷歌人工智能的合作下取得了突破性的新发现。关于它可能是什么的猜测甚嚣尘上。像地球一样的双胞胎？这是我们看到的不同信号吗？哪怕是一点点外星智慧，或者太阳系外的生命？

12月15日的大揭秘是一个非常非同寻常的消息:开普勒-90，一个有七颗行星的恒星系统，现在发现有八颗。虽然这使得开普勒-90成为唯一一个已知的行星数量与我们太阳系一样多的恒星系统，但这一普通的声明凸显了开普勒的数据经过了彻底的测试。虽然你可能会在未来看到头条新闻，但请相信这一点:开普勒的所有伟大发现都已成为过去。

今天，我们知道超过3500颗已确认的系外行星，其中超过2500颗是在开普勒数据中发现的。这些行星的大小从比木星大到比地球小不等。短短几十年，多亏了开普勒，科学家们从怀疑系外行星的存在，知道了星系中有更多的系外行星。版权所有:美国国家航空航天局/艾姆斯研究中心/杰西·道斯和温迪·斯滕泽尔

开普勒-90系统甚至在发现第八颗行星之前就是一个客观而有趣的系统。首先，它和太阳系的太阳一样，都是G星。这个系统的方位几乎完全接近我们的视线，其恒星系统的平面面向我们的，精度不到一度。当你看主星的时候，每一次行星形成一个完整的轨道旋转，你都会看到恒星由于透射效应而变暗。这是开普勒寻找行星的方式:，寻找与恒星亮度和周期相同，对应一定距离和大小的行星。随后进行了后续观测，证实了行星的存在，有力的开普勒发现从候选行星的范畴挪到了行星的范畴。

天文学家发现有三颗行星的物理大小与地球相当，比我们的大18%到32%。轨道距离恒星非常近，两周或更短时间内完成一次公转，距离地球最近的轨道只有地球到太阳距离的7%。接下来的三颗行星都接近海王星的大小，大约是地球半径的两到三倍。它们确实被气体包围，与水星的距离等于或略超出轨道。第七颗行星是通过一种更罕见、更精确的凌日变化方法发现的。它实际上是巨大的:是地球半径的8倍，或者接近土星，以金星的轨道距离运行。

开普勒90是一颗类似太阳的恒星，但它的八颗行星都缩小到了与太阳相同的距离。内行星的轨道非常紧密，开普勒90i的“一年”只有14.4天。相比之下，水星的轨道是88天。这个系统还有很多东西有待发现。版权所有:美国宇航局/艾姆斯研究中心/温迪·斯滕泽尔

通过使用谷歌开创的AI机器学习技术，我们可以为一颗更有影响力的行星提取证据，这颗行星比木星大，在地球的距离上运行。将同样的技术应用于开普勒-80系统，发现了另一颗行星，使该系统的总数达到5颗。

但仅此而已。这对开普勒来说是一个“重大进步”:在完全数据组的绝对极限下，使用一种极其复杂的新技术提取出一个额外的数据点。实际上，开普勒在主要任务期间，用了大约三年时间获得了15万颗恒星的数据。超过90%的恒星没有显示出行星的迹象，因为它们的排列不适合凌日，所以凌日变化法不能使用。那些主要是靠近恒星的，因为它们最有可能传输，凌日比较多，意味着更多的数据，更多的信号，更多的被看到的机会。基本上，我们只能看到，即使在最好的情况下，行星的轨道也没有超过地球或火星的恒星的轨道。

这张图片显示的是开普勒90系统左侧的一小块区域被开普勒空望远镜搜索到。与我们的太阳系相比，我们知道开普勒90中的行星更多。如果行星确实存在(在蓝色区域)，那么他们可能没有经历足够的时间，开普勒正在观察让我们知道他们在哪里。版权所有:美国国家航空航天局/埃姆斯研究中心/温迪·斯坦兹

开普勒除了轨道参数(比如半轴和周期)和行星半径，什么都不能测。这是它被设计来检测的唯一信息。在其他天文台的配合下，我们可以知道一些其他的东西，比如质量或者轨道偏心率，但仅此而已。我们无法测量大气的含量和温度，也无法寻找生命的迹象。虽然K2任务仍然在开普勒上，但没有收集到15万颗恒星的新数据，这是最初任务的一部分。最新公告显示，最重要的是开发新技术，提取数据中最无关紧要的信号，这是开普勒仅存的进展。

该图显示了具有一个、两个、三个行星的系统的数量，等等。每个点代表一个已知的行星系统。我们知道一星系统有2000多个，多行星系统越来越少。开普勒90i是第一个已知的拥有八颗行星的系外行星系统，它的发现表明未来将会有更多的恒星系统。版权所有:美国宇航局/艾姆斯研究中心/温迪·斯滕泽尔和德克萨斯大学奥斯汀分校/安德鲁·范德堡

这是一项伟大的任务，科学家们正试图从K2中提取最后可用的数据和原始任务的存档数据。有可能存在一个类似我们的太阳系，这方面的一致性非常好。美国宇航局的开普勒望远镜可能会探测金星和类似地球的行星。水星太小，其他行星太远。认为太阳系只会“终结”地球轨道的存在是荒谬的；开普勒望远镜关注的以外还有其他世界。为了看到它们，我们要么需要更长的观察期，要么需要直接成像的技术，这两者在目前的财政状况下都是遥不可及的。

根据我们目前所看到的，开普勒-90可能是:

一个比太阳系年轻得多系统。

比太阳和太阳系进化得更少。

包含更多离我们太远的行星(估计有20颗)

就像太阳系一样，它构成了这个宇宙中“常态”的一个非常不同的例子。

这是美国宇航局系外行星计划中不同元素的一个例子，包括w. m .凯克天文台等地面天文台，以及哈勃、斯皮策、开普勒、凌日系外行星测量卫星、詹姆斯·韦伯空望远镜、广域红外测量望远镜和未来任务等望远镜。版权所有:美国宇航局

未来的任务将在发现行星和更多地了解这些行星方面迈出重要的一步。詹姆斯·韦伯将能够直接对大型、遥远的太阳系外行星进行成像，并可能测量两倍于地球直径的地球大气含量。WFIRST在寻找行星方面比开普勒更成功。如果使用“星影”，它可以在地球大小的行星上找到接近我们自己世界的有机标志。前面有很大的突破，但是还比较远。

“星影”的概念早在20世纪20年代就可以用于直接的系外行星成像。这个概念图展示了一个使用星影的望远镜。版权所有:美国宇航局和诺斯罗普·格鲁曼公司。

NASA的开普勒望远镜开始运行至今已近十年，当它彻底改变了我们对宇宙中行星的认识时，我们迫切需要新的设备和更好的数据来促进我们的认识。不幸的是，下一个寻找行星的任务TESS将非常便宜(不到1亿美元，这对一个卫星任务来说非常便宜)，只是一个广域和低深度的开普勒望远镜，它可以在短短两年内测量三倍的恒星。取得了很大的进步，但是开普勒几乎什么都见过。事实上，我们所希望的伟大科学都被提取出来了。是时候迈出下一步了。是时候做出一些不同的发现了，因为假设可能的情况不再令人满意。