science
L’apprentissage automatique sera l’un des meilleurs moyens d’identifier les exoplanètes habitables
Vue d’artiste d’un système multi-planétaire avec trois transits. crédit : Nasa
Le domaine des études sur les planètes extrasolaires est en pleine mutation. À ce jour, 4 940 exoplanètes ont été confirmées dans 3 711 systèmes planétaires, avec 8 709 autres candidats en attente de confirmation. Avec autant de planètes disponibles pour l’étude et les améliorations de la sensibilité des télescopes et de l’analyse des données, l’accent passe de la découverte à la caractérisation. Plutôt que de simplement rechercher d’autres planètes, les astrobiologistes examineront les mondes « potentiellement habitables » à la recherche d’éventuelles « empreintes digitales biologiques ».
Il s’agit des signatures chimiques associées à la vie et aux processus biologiques, dont les plus importantes sont l’eau. En tant que seul solvant connu sans lequel la vie (telle que nous la connaissons) ne peut exister, l’eau est la baguette divine pour la création de la vie. Dans une étude récente, les astrophysiciens Dang Pham et Lisa Kaltenegger démontrent comment les futures enquêtes (lorsqu’elles sont combinées avec l’apprentissage automatique) peuvent caractériser la présence d’eau, de neige et de nuages sur des exoplanètes lointaines.
Dang Pham est étudiant diplômé au Département d’astronomie et d’astrophysique David A. Dunlap de l’Université de Toronto, où il se spécialise dans la recherche sur la dynamique planétaire. Lisa Kaltenegger est professeure agrégée d’astronomie à l’Université Cornell, directrice de l’Institut Carl Sagan et experte mondiale de premier plan dans la modélisation de mondes potentiellement habitables et la caractérisation de leurs atmosphères.
L’eau est quelque chose dont dépend toute vie sur Terre, d’où son importance dans les relevés astronomiques et les exoplanètes. Comme Lisa Kaltenegger l’a dit à Universe Today par e-mail, cette importance se reflète dans la devise de la NASA – « Just Follow the Water » – qui a également inspiré le titre de leur article.
« L’eau liquide à la surface d’une planète est l’un des pistolets fumeux de la vie potentielle – je dis potentiel ici parce que nous ne savons pas de quoi d’autre nous avons besoin pour démarrer la vie. Mais l’eau liquide est un bon début. Nous avons donc utilisé la devise de la NASA de « Suivez simplement l’eau » et a demandé : « Comment pouvons-nous trouver de l’eau à la surface des exoplanètes rocheuses dans la zone habitable ? » Il faut beaucoup de temps pour effectuer la spectroscopie, nous recherchons donc un moyen plus rapide d’identifier provisoirement les planètes les plus prometteuses. -ceux avec de l’eau liquide sur eux. »
Pour l’instant, les astronomes se sont limités à rechercher l’absorption Lyman-alpha, qui indique la présence d’hydrogène gazeux dans l’atmosphère d’une exoplanète. Il s’agit d’un sous-produit de la vapeur d’eau dans l’atmosphère qui a été exposée aux rayons ultraviolets du soleil, l’amenant à se séparer chimiquement de l’hydrogène moléculaire et de l’oxygène (O).2) — qui se perd dans l’espace tandis que l’autre est préservé.
Cette vue d’artiste montre la planète en orbite autour de l’étoile semblable au soleil HD 85512 dans la constellation sud de Vela (Voile). Crédit : ESO
Cela est sur le point de changer, grâce aux télescopes de nouvelle génération tels que les télescopes James Webb (JWST) et les télescopes spatiaux romains de Nancy Grace (RST), ainsi qu’aux observatoires de nouvelle génération tels que le télescope spatial Origins, l’observatoire d’exoplanètes habitables (HabEx ), l’Ultraviolet Survey/Optical/Large Infrared (LUVOIR). Il existe également des télescopes au sol tels que l’Extremely Large Telescope (ELT), le Giant Magellan Telescope (GMT) et le Thirty Meter Telescope (TMT).
Avec ses grands miroirs primaires et sa gamme avancée de spectrographes, chronographes, optique adaptativeCes instruments pourront réaliser des études d’imagerie directe des exoplanètes. Celle-ci consiste à étudier la lumière réfléchie directement par l’atmosphère ou la surface d’une exoplanète pour obtenir des spectres, permettant aux astronomes de voir quels éléments chimiques sont présents. Mais comme ils le soulignent dans leur article, il s’agit d’un processus qui prend du temps.
Les astronomes commencent par observer des milliers d’étoiles pour des baisses périodiques de luminosité, puis analysent leurs courbes de lumière pour des signes de signaux chimiques. Actuellement, les chercheurs sur les exoplanètes et les astrobiologistes s’appuient sur Passionnés d’astronomie et des algorithmes machines pour trier les volumes de données obtenus par les télescopes. En regardant vers l’avenir, Pham et Caltenegger démontrent l’importance d’un apprentissage automatique plus avancé.
Comme ils le soulignent, les techniques ML permettront aux astronomes de faire plus rapidement les caractérisations initiales des exoplanètes, permettant aux astronomes de hiérarchiser les cibles pour les observations ultérieures. En « suivant l’eau », les astronomes pourront allouer une plus grande partie du précieux temps d’observation de l’observatoire aux exoplanètes susceptibles de fournir des rendements significatifs.
« La prochaine génération de télescopes cherchera de la vapeur d’eau dans l’atmosphère de la planète et de l’eau à la surface des planètes », a déclaré Kaltenegger. « Bien sûr, pour trouver de l’eau à la surface des planètes, il faut chercher [for water in its] sous forme liquide, solide et gazeuse, comme nous l’avons fait dans notre article.
« L’apprentissage automatique nous permet de sélectionner rapidement des filtres optimaux, ainsi que des compromis de précision avec différents rapports signal sur bruit », a ajouté Pham. Dans la première tâche, en utilisant [the open-source algorithm] XGBoost, nous avons obtenu une note des filtres les plus utiles pour l’algorithme dans ses tâches de détection d’eau, de neige ou de nuages. Dans la deuxième tâche, nous pouvons observer à quel point l’algorithme fonctionne avec moins de bruit. Avec cela, nous pouvons tracer une ligne où obtenir plus de signal ne correspondra pas à une bien meilleure résolution. «
Illustration d’artiste de l’exoplanète HR8799e, photographiée en direct avec l’instrument GRAVITY sur l’interféromètre Very Large Telescope de l’ESO. Crédit : ESO/L. Calsada
Pour s’assurer que leur algorithme était à la hauteur de la tâche, Pham et Caltenegger ont effectué un gros étalonnage. Cela consistait à générer 53 130 profils spectraux de la Terre froide avec différentes composantes de surface – y compris la neige, l’eau et les nuages d’eau. Ils ont ensuite simulé les spectres de ces eaux en termes d’atmosphère, de réflexion de surface et de profils de couleurs personnalisés. Comme Pham l’a expliqué :
« L’atmosphère est modélisée avec Exo-Prime2 – Exo-Prime2 a été validé contre la Terre dans diverses missions. La réflectivité des surfaces telles que la neige et l’eau sur Terre est mesurée par l’USGS. Nous créons ensuite des couleurs à partir de ces spectres. Nous formons XGBoost sur ces couleurs Pour réaliser trois objectifs distincts : détecter la présence d’eau, la présence de nuages et la présence de neige.
Le formateur XGBoost a montré qu’il est plus facile d’identifier les nuages et la neige que l’eau, ce qui est normal car les nuages et la neige ont un albédo beaucoup plus élevé (une plus grande réflexion de la lumière du soleil) que l’eau. Ils ont en outre identifié cinq filtres parfaits qui fonctionnaient très bien pour l’algorithme, tous d’une largeur de 0,2 μm et dans la plage de la lumière visible. La dernière étape consistait à faire une évaluation probabiliste factice pour évaluer leur modèle de planète par rapport à eau liquideet la neige et les nuages de l’ensemble des cinq filtres optimaux qu’ils ont identifiés.
« Enfin nous [performed] Analyse sommaire bayésienne utilisant Markov-Chain Monte Carlo (MCMC) pour effectuer la même tâche sur les cinq filtres optimaux, comme nonapprentissage automatique Une façon de valider nos découvertes, a déclaré Pham. « Nos découvertes là-bas sont similaires : l’eau est difficile à détecter, mais l’identification de l’eau, de la neige et des nuages par photométrie est faisable. »
De même, ils ont été surpris de voir à quel point XGBoost bien entraîné pouvait reconnaître l’eau à la surface des planètes rocheuses en se basant uniquement sur la couleur. Selon Kaltenegger, ce sont vraiment des filtres : un moyen de séparer la lumière dans des « boîtes » secrètes. « Imaginez un conteneur pour toute la lumière rouge (le filtre ‘rouge’), puis un conteneur pour toute la lumière verte, du vert clair au vert foncé (le filtre ‘vert’) », a-t-elle déclaré.
Leur méthode proposée ne localise pas l’eau dans l’atmosphère d’une exoplanète mais à la surface d’une exoplanète par photométrie. De plus, il ne fonctionnera pas avec la méthode de transit (également connue sous le nom de photométrie de transit), qui est actuellement la méthode la plus utilisée et la plus efficace pour détecter les exoplanètes. Cette méthode consiste à ce que des étoiles distantes observent des baisses périodiques de luminosité attribuées à des exoplanètes passant devant l’étoile (également appelées transits) par rapport à l’observateur.
Parfois, les astronomes peuvent obtenir des spectres de l’atmosphère d’une exoplanète lors de son transit – un processus connu sous le nom de « spectroscopie transitoire ». Lorsque la lumière du soleil traverse l’atmosphère d’une exoplanète par rapport à l’observateur, les astronomes l’analyseront avec des spectromètres pour déterminer quels produits chimiques y sont présents. À l’aide d’optiques sensibles et de spectrophotomètres à matrice, JWST s’appuiera sur cette méthode pour la caractérisation planète extrasolaire ambiance.
Dang Pham, Lisa Kaltenegger, Suivez l’eau : trouver de l’eau, de la neige et des nuages sur des exoplanètes terrestres à l’aide de la photométrie et de l’apprentissage automatique. arXiv : 2203.04201v1 [astro-ph.EP]Et le doi.org/10.48550/arXiv.2203.04201
Introduction de
univers aujourd’hui
la citation: L’apprentissage automatique sera l’un des meilleurs moyens d’identifier les exoplanètes habitables (21 mars 2022), récupéré le 21 mars 2022 sur https://phys.org/news/2022-03-machine-ways-habitable-exoplanets.html
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29 août 2024
Le chef du commandement spatial américain espère que la prochaine fois que la Chine lancera un missile laissant derrière elle des débris spatiaux de longue durée, Pékin avertira Washington à l’avance, plutôt que de laisser les États-Unis découvrir par eux-mêmes le chaos orbital.
Parlez dans L’efficacité du Mitchell Institute for Aerospace Studies Lors d’une réunion à la base spatiale Peterson, au Colorado, le 28 août, le général Stephen N. Whiting a souligné deux incidents récents impliquant des débris spatiaux chinois comme étant une source de préoccupation et la nécessité d’améliorer la communication à l’avenir.
« Nous venons de voir le lancement de leur version de Constellation du soleil « Cela a laissé plus de 300 débris en orbite – une fusée Longue Marche 6A », a déclaré Whiting. « Il y a moins de deux ans, ils avaient une autre fusée, qui a mis plus de 500 débris à longue durée de vie… J’espère que la prochaine fois. que « Dans un missile comme celui-ci, il laisse beaucoup de débris. Ce ne sont pas nos capteurs qui détectent cela en premier, mais nous obtenons des communications qui nous aident à comprendre cela, tout comme nous communiquons avec les autres. »
L’incident le plus récent impliquant une fusée Longue Marche 6A s’est produit au début du mois, lorsque le lanceur transportait les 18 premiers satellites d’une constellation de communications prévue pour rivaliser avec Starlink. La fusée s’est brisée en orbite terrestre basse (LEO) quelques jours plus tard, répandant des débris et suscitant des inquiétudes parmi les experts. La société privée de suivi spatial a rapporté que la désintégration pourrait produire plus de 10… 900 épaves shrapnel.
Whiting a noté que les débris provenaient de l’étage supérieur de la fusée après le lancement des satellites, indiquant que la mission était « généralement réussie ». Cependant, à des altitudes plus élevées, les débris resteront en orbite plus longtemps.
« Nous ne voulons certainement pas voir ce genre de débris », a ajouté Whiting.
Les débris se trouvent généralement sur des orbites inférieures à 600 km (373 miles). Il revient sur Terre après quelques annéesÀ une altitude de 800 km, sa décomposition peut prendre des siècles. Avec de plus en plus de satellites en orbite terrestre basse et des débris persistants provenant de lancements peu judicieux, La probabilité de collisions continue d’augmenter.
Selon le général à la retraite Kevin Shelton, directeur du Centre d’excellence sur l’énergie spatiale du Mitchell Institute, les États-Unis ont déjà eu des problèmes similaires avec des débris à haute altitude, mais ont commencé à évacuer le carburant et les gaz des étages de fusée avant d’entrer en orbite. Cette pratique réduisait les débris et le risque de désintégration, et la Russie l’adopta peu après. Whiting a déclaré qu’on ne savait pas actuellement si la Chine utilisait cette méthode.
« Depuis des décennies, les États-Unis s’intéressent tellement à l’espace que nous avons mis la grande majorité de nos données de suivi à la disposition du monde entier », a déclaré Whiting. « Chaque jour, nous analysons tous les satellites actifs à la recherche de tous ces débris, et nous en informons tout le monde, y compris les Chinois et les Russes… parce que nous ne voulons pas que les satellites heurtent des débris et laissent derrière eux d’autres débris. »
Le développement rapide des capacités spatiales et l’augmentation significative des déploiements de satellites par la Chine et la Russie restent une préoccupation majeure quant à la manière dont les États-Unis abordent le domaine spatial. Chef adjoint des opérations spatiales, le général Michael A. Gotlin a souligné que les récentes mesures prises par ces pays prouvent leur intention d’opérer de manière dangereuse dans ce domaine.
« Ils créent beaucoup de débris et d’orbites que nous devons contourner, ou ils mettent en danger des choses comme la Station spatiale internationale », a déclaré Gotlin lors du Sommet AFCEA/INSA sur le renseignement et la sécurité nationale à Rockville, Maryland, le 28 août. Il a ajouté : « Ils ne se soucient même pas de la sécurité des astronautes. Si ce n’est pas dangereux et non professionnel, je ne sais pas ce que c’est. »
En novembre 2021, la Russie a procédé à un test de missile antisatellite, aboutissant à la création d’un Grande quantité de débris En orbite terrestre basse, ce qui présente un danger pour la Station spatiale internationale et incite l’équipage à prendre des mesures de précaution. En outre, Moscou a également été témoin Une série de fuites de liquide de refroidissement Ces dernières années, la Chine a lancé son propre vaisseau spatial. Même s’il n’y a pas de négociations prévues avec la Russie sur le développement spatial, les espoirs sont grands d’une communication plus active avec Pékin sur les alertes spatiales.
« Nous donnons ces avis aux Chinois, et au cours de l’année dernière, nous avons vu à plusieurs reprises qu’ils nous ont donné quelques avis en retour, et je pense que c’est une chose positive. Nous n’avons aucune discussion. prévu avec la Russie », a déclaré Whiting.
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À la recherche de pierres précieuses : caractérisation de six planètes géantes en orbite autour de naines froides
Données d’imagerie à contraste élevé pour toutes les cibles. Dans chaque panneau, nous montrons la limite de contraste de 5σ atteinte en fonction de la séparation angulaire de l’étoile hôte pour chaque ensemble de données à contraste élevé. Nous traçons également des cachets postaux de 1,4″ × 1,4″ d’images NESSI reconstruites en bande z (encadré à droite dans chaque panneau) pour toutes les cibles et des images AO (encarts à gauche) pour TOI-5414, TOI-5616, TOI-5634A et TOI-6034. — astro-ph.EP
Les exoplanètes géantes transitant autour d’étoiles naines de type M (GEMS) sont rares, en raison de la faible masse de leurs étoiles hôtes. Cependant, la couverture de l’ensemble du ciel par TESS a permis d’en détecter un nombre croissant pour permettre des enquêtes statistiques telles que le GEMS Search Survey.
Dans le cadre de cet effort, nous décrivons les observations de six planètes géantes en transit, qui incluent des mesures de masse précises pour deux GEMS (K2-419Ab, TOI-6034b) et une validation statistique de quatre systèmes, qui incluent une vérification et des limites de masse supérieures pour trois d’entre elles. (TOI-5218b, TOI-6034b). 5616b, TOI-5634Ab), tandis que le quatrième système – TOI-5414b – est classé comme « planète potentielle ».
Nos observations incluent les vitesses radiales du Habitable Zone Planet Finder sur le télescope Hobby-Eberly et de l’observatoire Maroon-X sur Gemini-North, ainsi que la photométrie et l’imagerie à contraste élevé provenant de plusieurs installations au sol. En plus de la photométrie TESS, K2-419Ab a également été observé et validé statistiquement dans le cadre de la mission K2 au cours des campagnes 5 et 18, qui fournit des contraintes orbitales et planétaires précises malgré la faible luminosité de l’étoile hôte et la longue période orbitale d’environ 20,4 jours.
Avec une température d’équilibre de seulement 380 K, K2-419Ab est l’une des planètes en transit les plus froides et les mieux caractérisées connues. TOI-6034 a un compagnon tardif de type F à environ 40 secondes d’arc, ce qui en fait la première étoile hôte GEMS à avoir un ancien compagnon binaire sur la séquence principale. Ces confirmations s’ajoutent au petit échantillon existant de planètes en transit GEMS confirmées.
Shubham Kanodia, Arvind F. Gupta, Caleb I. Canas, Lea Marta Bernabo, Varghese Reggie, T. Hahn, Madison Brady, Andreas Seyfart, William D. Cochrane, Nydia Morrell, Ritvik Basant, Jacob Bean et Chad F. Bender, Zoé L. De Bors, Alison Perella, Alexina Birkholz, Nina Brown, Franklin Chapman, David R. Ciardi, Catherine A. Clark, Ethan J. Cotter, Scott A. Diddams, Samuel Halverson, Susan Hawley, Leslie Hebb, Ray Holcomb, Steve B. Howell, Henry A. Kobolnicki, Adam F. Kowalski, Alexander Larsen, Jessica Libby Roberts, Andrea S. J. Lin, Michael B. Lund, Raphael Locke, Andrew Munson, Joe B. Ninan, Brooke A. Parker, Nishka Patel, Michael Rudrak, Gabrielle Ross, Arpita Roy, Christian Schwab, Jomundur Stefansson, Aubrey Thoms, Andrew Vanderberg
Commentaires : Accepté dans AJ
Sujets : Astrophysique terrestre et planétaire (astro-ph.EP)
Citer ce qui suit : arXiv:2408.14694 [astro-ph.EP] (ou arXiv :2408.14694v1 [astro-ph.EP] (pour cette version)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2408.14694
Concentrez-vous pour en savoir plus
Date de publication
De : Shubham Kanodia
[v1] Lundi 26 août 2024, 23:47:24 UTC (5 169 Ko)
https://arxiv.org/abs/2408.14694
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La Federal Aviation Administration des États-Unis a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX dans l’attente d’une enquête sur un rare accident d’atterrissage au large des côtes.
La Federal Aviation Administration a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX en attendant une enquête visant à déterminer pourquoi le propulseur du premier étage s’est arrêté. Collision avec un bateau de débarquement tôt mercredi après avoir contribué au lancement d’un autre lot de satellites Internet Starlink.
après Se lever Après avoir reporté mardi soir le lancement du vaisseau spatial avec équipage Polaris Dawn en raison de prévisions météorologiques à long terme défavorables, SpaceX a continué à travailler sur le premier des lancements consécutifs de satellites Starlink, un depuis la Floride et un depuis la Californie.
Mais le deuxième vol a été annulé après que le premier étage utilisé lors du lancement en Floride s’est brisé et est tombé dans l’océan Atlantique alors qu’il tentait d’atterrir sur un drone SpaceX stationné à des centaines de kilomètres au nord-est de Cap Canaveral.
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La FAA a déclaré qu’elle ordonnerait une enquête, immobilisant efficacement les fusées Falcon 9 de SpaceX – y compris la fusée Polaris Dawn – jusqu’à ce que l’enquête soit terminée et que les mesures correctives soient approuvées.
« Le retour en vol de la fusée Falcon 9 dépend de la détermination par la FAA que tout système, processus ou procédure lié à l’anomalie n’a pas d’impact sur la sécurité publique », a déclaré la FAA dans un communiqué.
« En outre, SpaceX devra peut-être demander et obtenir l’approbation de la FAA pour modifier sa licence qui inclut des actions correctives et satisfaire à toutes les autres exigences de licence », a ajouté l’agence.
Mardi soir, SpaceX a reporté un lancement prévu mercredi Mission Aube PolarisLe lancement d’un vol commercial comprenant la première sortie dans l’espace par une organisation non gouvernementale a été reporté à vendredi au plus tôt en raison des conditions météorologiques attendues à la fin de la mission. Le lancement a été suspendu indéfiniment dans l’attente d’une enquête sur l’accident à l’atterrissage.
L’échec de l’atterrissage a mis fin à une séquence de 267 récupérations consécutives réussies de boosters remontant à février 2021. Cependant, le deuxième étage de la fusée Falcon 9 a réussi à transporter 21 satellites Starlink sur leur orbite prévue.
L’atterrissage du premier étage semblait normal jusqu’au moment de l’atterrissage, lorsque plus de flammes que d’habitude sont apparues autour de la base de la fusée à l’approche du pont de la fusée. L’une des jambes d’atterrissage s’est effondrée immédiatement après l’atterrissage et la fusée d’appoint, masquée par le feu et la fumée, s’est renversée par-dessus le côté de la péniche de débarquement dans l’océan Atlantique.
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« Après une ascension réussie, le premier étage d’une fusée Falcon 9 s’est retourné après son atterrissage sur le vaisseau spatial sans pilote ‘Zero Gravity' », SpaceX Il a dit sur les réseaux sociaux« Les équipes évaluent les données de vol et l’état du missile. »
Il s’agissait du 23e premier étage de la fusée B1062, qui s’est avéré être son dernier lancement et atterrissage, un nouveau record de réutilisabilité. SpaceX autorise les premiers étages de la fusée Falcon 9 pour un maximum de 40 vols par étage.
Peu de temps après le déploiement des satellites Starlink en Floride, la société a annulé le lancement en Californie, qui était prévu à 5 h 58 HAE, pour donner aux ingénieurs plus de temps pour examiner la télémétrie et les séquences vidéo, à la recherche de tout signe de problème. affecter d’autres missiles.
« Retrait de notre deuxième lancement @Starlink la nuit pour donner à l’équipe le temps d’examiner les données d’atterrissage du booster du lancement précédent », a déclaré SpaceX. Il a dit« Une nouvelle date de lancement cible sera partagée une fois disponible. »
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