忘掉攻佔 51 區這件事吧,人工智慧幫助天文學家在天空中搜尋適合居住的行星

作者 Lauren Finkle

想像一下,凝視著迎面而來之汽車的遠光燈。現在再想像一下,試著在大燈的刺眼燈光中挑出一粒灰塵。

這正是 Olivier Guyon 與 Damien Gratadour 所面臨的挑戰,兩人試著在太陽系外旁邊一顆恒星耀眼光芒籠罩的情況下,找出繞著它轉的一顆暗淡行星。

日本昴星團望遠鏡的儀器開發員,也是亞利桑那大學天文學家的 Guyon,加上巴黎天文台的副教授,亦為澳洲國立大學儀器科學家的 Gratadour,兩人向 AI Podcast 節目主持人 Noah Kravitz 介紹他們是怎麼在超大型望遠鏡中,使用有著 GPU 助力的極端自我調整光學技術,以取得地球附近適宜人居之行星的影像。

Guyon 表示觀測系外行星是件十分困難的事,因為它的亮度「比它所環繞的恒星弱上幾百萬或十億倍」。

https://soundcloud.com/theaipodcast/guyon-gratadour

再加上地球大氣層的干擾。Guyon 與 Gratadour 使用建立在地面上的望遠鏡,他們看到的影像會被大氣層扭曲。Gratadour 解釋說這種效果「就像是夏季炎熱道路上蒸騰起的熱氣,扭曲了路面上的人事物。」

由 GPU 加速的自我調整光學演算法,可以利用高效能運算進行一種稱為補償的機械過程來修正這種扭曲現象。在這個過程中,望遠鏡焦點後面的可變形反射鏡每一毫秒鐘便會調整一次,即時讓影像變得更清晰完美。

天文學家可以利用這個影像來區分出系外行星的微弱光線及旁邊恒星的明亮光芒,接著便能拍攝來自該行星的光譜或光色圖。Guyon 說光譜可以顯示出這顆行星的成分,以及是否存在著「水、甲烷,甚至植物生命」。

Guyon 使用日本的昴星團望遠鏡進行研究,不過這個修正過程要用到多台超大型望遠鏡。 「多支研究隊伍都在較勁,我們都變得很不耐煩,明明知道行星就在那裡,很想能夠取得它的影像。」

Gratadour 正在開發下一代望遠鏡,預計將於2025年正式上線使用。當前的超大型望遠鏡長度為8到10米,下一代望遠鏡的體積將是現役望遠鏡的4到5倍,運算能力也是舊款望遠鏡的25倍。

氣候宜人的系外行星便有可能存在著外星生命。在被問到是否存在著外星人這個問題時,Guyon 與 Gratadour 表示幾乎可以肯定地球之外還存在著生命。而真正該問的問題是「這種情況有多頻繁?從細菌或非常簡單的生命形態,進化到像我們人類這樣更為複雜的生命形態,頻率會有多高?它又變成了什麼?」他說。

如要瞭解更多關於 Guyon 和 Gratadour 等科學家的研究工作資訊,請前往昴星團望遠鏡雙子星天文台等超大型望遠鏡的網站。

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精選圖片提供:NASA/JPL-Caltech