Kepler 90 y Kepler 80, sistemas multiplanetarios analizados por redes neuronales

Lo sospechábamos, pero ahora sabemos que Sol no es la única estrella con ocho planetas. Los datos recabados por Kepler durante su misión primaria y la actual misión K2 siguen siendo una fuente de sorpresas cada vez que se analizan con una técnica nueva. Ahora le ha tocado el turno al deep learning, algoritmos de inteligencia artificial que son a su vez una variante del machine learning a base de redes neuronales convolucionales. Además, como Google Brain ha formado parte del estudio gracias a la participación del investigador Christopher Shallue, está claro que tenemos entre manos una notica muy jugosa para los medios. El uso de esta nueva técnica aplicada a una muestra inicial de 670 estrellas ha permitido detectar planetas adicionales en nueve estrellas en las que Kepler ya había descubierto planetas previamente. Las redes neuronales habían sido entrenadas con datos de 15.000 curvas de luz de exoplanetas y han detectado mundos que orbitan más lejos de sus estrellas y que, por lo tanto, presentaban curvas de luz más débiles.

sasASA/Ames Research Center/Wendy Stenzel
Los planetas del sistema Kepler-90 y del sistema solar comparados en tamaño (NASA/Ames Research Center/Wendy Stenzel)

De entre los nuevos descubrimientos destacan los sistemas de Kepler 90 (KIC 11442793) y Kepler 80 (KIC 4852528), que ahora pasan a tener ocho y seis planetas cada uno. Ninguno de los sistemas alberga mundos potencialmente habitables, pero el número de planetas de Kepler 90 es similar al del sistema solar (lo siento, Plutón). Kepler 90 se convierte así en el sistema conocido con la mayor cantidad de planetas junto con el nuestro. Kepler 80 pasa a tener seis planetas, un número considerable, pero no extraordinario, pues ya se conocen otros tres sistemas con la misma cantidad de mundos. Además hay que añadir tres sistemas que ya sabíamos que poseen siete planetas alrededor, como el famoso TRAPPIST-1.

Las órbitas de Kepler 90 y el sistema solar como comparación (NASA/Ames Research Center/Wendy Stenzel).
Las órbitas de Kepler 90 y el sistema solar como comparación (NASA/Ames Research Center/Wendy Stenzel).
Las nueve estrellas en las que las redes neuronales han descubierto nuevos planetas (Shallue et al.).
Las nueve estrellas en las que las redes neuronales han descubierto nuevos planetas (Shallue et al.).

Los nuevos planetas de los sistemas Kepler 80 y Kepler 90 se denominan Kepler 80 g y Kepler 90 i, respectivamente. Tienen un tamaño superior a la Tierra en un 13% y 32%, lo que implica que deben ser mundos rocosos, y curiosamente su periodo es muy similar, cerca de catorce días. Están muy cerca de sus estrellas, así que la temperatura superficial rondará los 150 ºC en Kepler 80 g y los 440 ºC en Kepler 90 i. La estrella Kepler 90 es muy parecida al Sol (un 12% más masiva), mientras que Kepler 80 es más pequeña y fría (un 83% de la masa del Sol). Kepler 90 es un sistema compacto, uno de los grandes descubrimientos de la misión Kepler. Estamos hablando de un sistema donde los ocho planetas giran alrededor de su estrella a una distancia inferior a la que separa la Tierra del Sol. Obviamente, lo lógico es pensar que podrían existir más mundos en este sistema esperando ser descubiertos. La distribución de los planetas recuerda a la de nuestro sistema solar, con mundos más grandes en el exterior, aunque las distancias son menores.

La señal de los dos planetas de los sistemas Kepler 80 y Kepler 90 (Shallue et al.).
La curva de luz de los dos planetas de los sistemas Kepler 80 y Kepler 90 (Shallue et al.).
Los datos de los nuevos planetas de Kepler 80 y Kepler 90 (Shallue et al.).
Los datos de los nuevos planetas de Kepler 80 y Kepler 90 (Shallue et al.).

Ahora que conocemos más sistemas multiplanetarios comenzamos a poder comparar no ya planetas, sino sistemas estelares completos. La gran cuestión no es solo si los planetas como la Tierra son comunes en la Galaxia, sino si nuestro sistema solar también lo es.

Referencias:

31 comentarios

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FERNANDO GENERALE FERNANDO GENERALE

Valla párese daniel que la IA te quitara el trabajo pronto jajaja ,broma aparte yo me pregunto porque los del SETI no usan esta técnica para sus estudios de búsqueda de vida extraterrestre 😉

Noel Noel

¿Cómo que “ningú dato”?

Ciertamente, HASTA AHORA, no se ha descubierto nada (y no es probable que se haga en un futuro próximo)…

… pero, dado el inmenso espectro electrómagnético, los miles de millones de posibilidades de formas de comunciación dentro del espectro (frecuencias, amplitudes, canales…), la abrumadora cantidad de datos a procesar (mi ordenador mismo, en los periodos de inactividad, conecta con Seti@home y podrías alucinar la cantidad de paquetes de datos que hay por analizar…), las pocas antenas y recursos dedicados a ello, y la limitación de sintonización (no se puede cubrir TODO el espectro de radio y microondas simultáneamente)…

… pues no es extraño que no se encuentre nada (si es que hay algo CERCA, porque con la atenuación de las señales, podríamos estar rodeados de transmisiones y, para cuando llegasen aquí ser indistinguibles del ruido de fondo).

Te recuerdo que, hasta no hace NI DIEZ AÑOS, otros sistemas estelares eran considerados ciencia ficción… hasta que se empezó a investigar en serio y hasta que llegó Kepler…

Por favor, mucho cuidado con la palabra “imposible” y con la expresión “no hay nada/eso no existe”… Pueden acabar explotándote en los morros.

Saludos!

U-95 U-95

O podríamos confundirlas con ruido o no detectar nada porque usan métodos mucho más eficientes energéticamente (comunicación por láser, etc).

Daniel Guirao Gil Daniel Guirao Gil

lo de que le quitaran el trabajo no se si es una broma
Bueno, mas mundos a los que no vamos a llegar, es muy triste pensar esto, será que estoy un poco depre pero no deja de ser cierto

juan perez juan perez

Cuantos sistemas multiplanetarios se conocen hasta la fecha tenes idea? Y de todos ellos cual es el que tiene mas y menos planetas? Cuando se descubra un planeta verde creo que sera la noticia del siglo, sino me equivoco no apareció ninguno aun.

fobos9 fobos9

Increible descubrimiento. Lo que me sorprende no es tanto lo compacto del sistema o la cantidad de planetas sino el tipo de estrella a la que orbitan. Normalmente estos sistemas se forman con enanas rojas. ¿Hay otros sistemas tan compactos orbitando estrellas de tipo G? El más interno debe orbitar prácticamente rozando la corona solar. ¿Es estable en el tiempo una órbita tan cercana?

Daniel Marín Daniel Marín

Sí, precisamente esa ha sido una de las grandes sorpresas de Kepler. Cuando se habla de ‘sistemas compactos’ normalmente se hace referencia a sistemas alrededor de estrellas de tipo solar, porque nadie se esperaba algo así. En el caso de las enanas rojas era de esperar, pero no así en estrellas más grandes. Con respecto a la estabilidad, es un tema complejo, pero sí, son sistemas estables.

SB SB

Ola, siempre ronda esta idea con la que termina el artículo cuando hablamos de otros sistemas: “la gran cuestión no es sólo si planetas como la Tierra son comunes en la Galaxia, sino si nuestro sistema solar también lo es”. Tendrá respuesta algún día esta inquietante pregunta?? Se admiten apuestas y vueltas en la cabeza de cada uno….

Jx Jx

por lo menos hay un planeta de esos de tamaño terrestre que tiene un núcleo fundido en rotación generando un escudo magnético protector como en la Tierra y con agua liquida en su superficie, dos mínimas condiciones para que la vida tal como la conocemos evolucione..
..entonces yo pienso que así como que es ya normal que una estrella tenga planetas orbitando alrededor suyo de todos los tamaños, es probable que muchos de esos planetas estén en la zona de habitabilidad y por lo menos tengan tipos de microorganismos microscópicos o hasta seres inteligentes.
Ahora debido a las abismalmente inmensas distancias entre dos planetas con inteligencia avanzada, la comunicación entre ellas debe ser casi imposible.
pero se podría sensear el cielo en busca de esas señales inteligentes que alguna vez hayan partido de esos planetas, el problema también es que dichas señales se debilitan y se desaparecen.

U-95 U-95

Tras el anuncio de conferencia de prensa de la NASA para esto me quede un poco decepcionado -pensaba que se las habrian apañado para encontrar un planeta como el nuestro en la zona habitable de una estrella como el Sol-, pero sigue siendo todo un descubrimiento.

Apasionante. Aunque haya sesgo observacional ya cabe preguntarse si los sistemas solares como el nuestro, con los planetas tan separados, son comunes. Quizas solo sea una variacion de un tema mas.

Noel Noel

Como siempre, estupendo Daniel!!

Lo que me sigue haciendo gracia son los dogmas tan inamovibles de algunas posturas científicas. Me explico:

Tomando como base nuestro sistema solar, siempre se ha postulado que el hipotético quinto planeta (el ahora cinturón de asteroides) no pudo formarse por culpa de la gravedad de Júpiter; que un joviano no puede estar cerca de la estrella; que los jovianos han de estar a ciertas distancias o desestabilizan las órbitas, etc, etc… Tantos y tantos axiomas, dogmas y tanto uso irresponsable de la palabreja de marras: imposible.

Y, ahora (en los últimos años, de hecho)…

-Superjovianos.
-Superjovianos CALIENTES, casi rozando sus estrellas.
-Planetas circumbinarios (y lo que está por venir, como los múltiples o los planetas coorbitales)
-Sistemas compactos con órbitas de días (incluso horas).
-Júpiter y Saturno paseándose por el Sistema Solar como una merluza por el Mediterráneo.
-Planetas de diamante, de cristal, de hierro, de agua, de hielo, de lava, de chocolate a la taza… (¿que no? Esperad, esperad)…
-Planetas huérfanos errando por la galaxia, EN UN NÚMERO (probable) DE DECENAS DE MILES DE MILLONES.

Ahora, otro ¡Zasca! monumental y cataclísmico a todos los modelos, postulados e “imposibilistas”:

-Un sistema estelar, alrededor de una estrella G, MÁS masiva que el Sol, con dos jovianos (uno de ellos, mayor que el nuestro) y 8 planetas en total… DENTRO DE LA ÓRBITA EQUIVALENTE DE LA TIERRA…

… toma modelos de estabilidad orbital…

Ahora, vá y lo cajca!

Antonio Antonio

No son dogmas, y se siguen cumpliendo. Antes que descalificar a los expertos de dogmáticos hay que informarse un poquito del tema.

No se formó un planeta en el cinturón de asteroides porque entraban en resonancia con Júpiter, que desestabilizaba sus órbitas y los hacía chocar con más frecuencia. Es un mecanismo que sigue en funcionamiento hoy en día y se ve en los huecos de Kirkwood. Por otra parte, hay otras resonancias que estabilizan órbitas, como las de los satélites galileanos o como las de Kepler-80. Los propios investigadores dicen que con las resonancias conocidas de Kepler-80 se podría haber predicho la existencia del nuevo planeta.

Como siempre, qué atrevida es la ignorancia… De vergüenza ajena…

Noel Noel

Claro… y comoJúpiter se ha quedado ahí quietecito durante toda la historia del Sistema Solar, esas resonancias de inestabilidad o estabilidad no se han producido con el resto de planetas…

Y tampoco se han producido en Kepler-80 con dos jovianos en menos de 1 UA y otros seis planetas masivos dentro de esta. Claro, ahí no hay interferencias gravitatorias, pero entre un Júpiter en formación y el anillo de asteroides, separados por casi 2 UA, Y SIN NADA MÁS ALREDEDOR, sí que las hubo. Ah! Y eso siempre y cuando sigamos suponiendo que el único Júpiter que se ha dado un paseíto por el vecindario (cómo no, nuestro sistema TIENE que ser único en algo, ¿no?) es el nuestro.

Y cuando se descubra otro sistema con estrella clase G, con un superjúpiter caliente, una supertierra y otro superjúpiter dentro de una órbita equivalente a la de Mercurio, o un doble superjúpiter caliente, o tres planetas coorbitantes a 120º uno de otro (que me lo he inventado, pero verás cómo algo similar aparece y sino, al tiempo), entonces me vuelves a hablar de resonancias, de armonías y de rock duro si quieres.

Lo que he criticado es el dogmatismo que aparece muchas veces en la Ciencia en relación a muchos temas de los que sólo se conocen ejemplos parciales, únicos o, en el mejor de los casos, incompletos, y el abuso indiscriminado de la palabra imposible que hacen algunos en cuanto se plantean posibilidades nuevas. Como muestra un botón: hasta no hace NI CINCO AÑOS, un planeta circumbinario era considerado IMPOSIBLE, Ciencia Ficción “starwarera”, las tensiones, resonancias e interferencia gravitatorias lo harían IMPOSIBLE… y van descubiertos, ¿cuántos ya…?

Pero, al parecer, también hay quien, junto a la palabra imposible, le gusta tildar a los demás de ignorantes. Luego, pasa lo que pasa.

Paco Paco

Dime en qué publicación pone eso de “IMPOSIBLE” con lo que tanto das el coñazo…

El único que viene con dogmas absurdos eres tú con la asociación de la palabra imposible y ciencia.

Carlos Matemático Carlos Matemático

Noel.- Si te sirve de consuelo, William Thompson, también conocido como Lord Kelvin, uno de los más prominentes físicos de la 2º mitad del siglo XIX, en 1895 afirmó “es imposible que máquinas más pesadas que el aire puedan volar”. Sólo 8 años después, los hermanos Wright daban inicio a la aviación. Dentro de todo, esa actitud soberbia no tuvo efectos nefastos, como sí lo tuvo la reacción negativa que tuvo contra Semmelweis (1818-1865 por suicidio), el caso más triste contra un científico que conozco. Si estás interesado, en otros casos históricos, te recomiendo “Historia de las ideas científicas. De Thales de Mileto a la Máquina de Dios”, de Leonardo Moledo y Nicolás Olszevicki, Editorial Planeta. Pero si sos muy sensible, omití las dos páginas (de las casi 1000 que tiene el libro), sobre Semmelweis

fisivi fisivi

Asombroso artículo que describe con claridad un sistema antes inimaginable para mí.

Es fantástico que haya tantos mundos tan cercanos a su estrella como en Kepler 90.

¿Se mantienen estables esos planetas por resonancia orbital?

¿Pueden tener como origen la misma nube de polvo y gas que la estrella, o ese sistema puede ser el resultado de dos sistemas que se han encontrado recientemente?

¿Podría haber sistemas centrados en planetas gigantes, en vez de estrellas?

Supongo que habrá muchos que se hagan preguntas parecidas. Espero no molestar por compartirlas aquí.

Antonio (AKA "Un físico") Antonio (AKA "Un físico")

¿Hay algún planeta descubierto por tránsito secundario y no por el primario?. El artículo original habla de eclipses primarios y secundarios, de la forma en V de los primarios, de múltiple eventos estadísticos, etc.
Por otro lado, la figura 9 de ese artículo original es rara. Sobre todo en la parte de abajo hay señales rojas y azules con esas Vs que son casi idénticas; ¿entonces cómo sabe la IA que ha de colorearla de uno u otro color?.

pochimax pochimax

Porque entrenan a la red neuronal con datos para que sepa distinguirlo.
Aún así, los algoritmos más recientes son mejores, de momento, para detectar planetas y rechazar falsos positivos en las curvas de luz. Pero esperan que las redes neuronales sean más efectivas y eficientes, en un futuro no lejano.
Buena pregunta lo del eclipse secundario. Ahora mismo no recuerdo ningún caso que tenga ocultaciones y no transite… pero con tanto exoplanetas seguro que algún caso habrá.

Antonio (AKA "Un físico") Antonio (AKA "Un físico")

Poximax, ¿tú sabes algo de entrenar una red neuronal?, ¿o hablas por hablar?.
El caso es que yo sí que sé algo de redes neuronales: sé que la CNN (convolutional neural network), que usan para clasificar las curvas de luz (que es lo que aparece en la fig. 9), es a priori la estructura más fácil de entrenar. Supongo que habrán escogido las CNN frente a las de “full connectivity” entre capas adyacentes y a las lineales por este hecho; pero esto da igual.
Dicen que toman los datos de las curvas de luz de una base de datos de la NASA. Pero, ATENCIÓN, no hablan de la incertidumbre en esos datos. Aquí es donde está lo importante. No importa el tipo de arquitectura de red neuronal, sino el incorporar la incertidumbre de la base de datos que usas en ese entrenamiento. Y entonces será imposible para la IA el otorgar uno u otro color.
Mi juicio me impide dar por válido ese artículo original y, lamentablemente, este artículo derivado de Daniel. Aunque las fotos inventadas de estos sistemas solares K80 y K90 sean bonitas.

Daniel Marín Daniel Marín

Me parece un comentario muy interesante. Ciertamente en el paper original eché de menos un análisis más detallado del error y la certidumbre. De todas formas, en temas de exoplanetas mejor no entremos mucho en este asunto, porque si somos muy estrictos la mayoría de mundos (descubiertos por Kepler) se esfumarían.

pochimax pochimax

No han empleado una base de datos, sino los propios datos de Kepler, para entrenar la red neuronal. En esa base de datos se conocen los eventos que son planetas y los que no los son, al menos con la confianza estadística que comenta Daniel.
Si no han hablado en el artículo del margen de error que comentas es porque se debe al propio de la base de datos del Kepler, ampliamente conocido y debatido entre la comunidad astronómica cazaplanetas.

Sin embargo, en el propio artículo dicen que han dado por buena la clasificación de esa base de datos, es decir, que los planetas son planetas, las binarias son binarias y los artefactos son artefactos. Una forma de simplificar, que se trata de una primera aproximación a este tema.

Antonio (AKA "Un físico") Antonio (AKA "Un físico")

Lee a partir de (p.4/23): “We derived our training set of labeled TCEs from the …”. Es decir que ese catálogo es la base de datos que cité.
Sobre la advertencia de Daniel, no sé; yo me creo que si vemos una de esas Vs, algo debe haber un sólo planeta quizás dos … Pero de ahí a tragarme que se pueda entrenar una IA a partir de datos con alta incertidumbre; eso ya es algo increíble.
En la próxima década hemos de ser críticos con toda la info que nos venga de IAs. En campos como cambio climático, neurociencia, etc. nos mostrarán cosas que no tenemos por qué creer.

Jx Jx

Cada vez mas hay demasiados mas datos que los humanos no pueden buscar por sí mismos, y generalmente los sistemas automatizados así como los “ojos” humanos solo se utilizan para verificar las señales más prometedoras en los datos, pero por la complejidad se pierde mucha información. Hay es donde entra la red neuronal, con la capacidad de aprender afinando parámetros y valores se entreno para hacer búsqueda de exo-planetas, tiene la capacidad de discernir entre las señales muy débiles verdaderos y falsos positivos con un grado de probabilidad bueno basados en al matemática, la estadística y la biología del cerebro humano.

fisivi fisivi

Entre las hipótesis producidas por artefactos informáticos y las hipótesis producidas por la imaginación de científicos humanos me quedo con las segundas, porque esta imaginación ha sido perfeccionada por la selección natural durante eones y por la cultura de la humanidad durante milenios.
Me tomo los “hallazgos” de estos planetas mediante informática con mucho escepticismo, con el mismo que me tomo los modelos informáticos que nos “explican” el universo.

Daniel Marín Daniel Marín

Haces bien, pero si la gente supiera el grado de certidumbre de la mayoría de exoplanetas se sorprendería y podríamos borrar de un plumazo miles de ellos. Es más una cuestión estadística que otra cosa.

daniel daniel

Eso que dices es un poco inquietante… ¿Que nivel estadístico de confianza se usa? Por cierto, ¿podrías comentar algo de ESPRESSO? ¿Cuándo empezará a descubrir exoplanetas terrestres?

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