Das unendliche Universum beherbergt Milliarden von Sternen. Die Suche nach einem weiteren blauen Planeten gleicht der Suche nach der Nadel im Heuhaufen. Doch nun hat ein Forschungsteam aus der Schweiz dieser epischen Suche einen enormen Schub verliehen. Sie haben ein KI-Modell entwickelt, das wie ein scharfsichtiger interstellaren Detektiv durch den Sternenstaub blickt und potenziell bewohnbare Welten in unbekannten Winkeln aufspürt. Dies ist nicht nur ein technologischer Durchbruch, sondern auch eine Art Schatzkarte in die Zukunft.
In einer kürzlich im Fachblatt „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlichten Studie beschreiben die Wissenschaftler die außergewöhnlichen Fähigkeiten dieses KI-Detektivs. Durch Deep Learning hat der intelligente Algorithmus die Daten bekannter Galaxien analysiert und 44 besondere Sternensysteme identifiziert. Sie wagen die Vorhersage, dass sich in diesen scheinbar ruhigen interstellaren Nachbarschaften höchstwahrscheinlich bisher unentdeckte erdähnliche Exoplaneten verbergen. Dies ist zweifellos ein Hoffnungsschimmer für die beschleunigte Suche nach einer Wiege des Lebens.
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Natürlich kann dieser KI-Detektiv noch nicht garantieren, dass sich diese „Erde 2.0“-Planeten tatsächlich dort befinden, aber er hat den Astronomen bereits die nächsten wichtigen Ziele für die Erkundung vorgegeben. Noch beeindruckender ist, dass das Modell in Simulationstests eine erstaunliche Genauigkeit von 0,99 aufwies. Das bedeutet, dass in der simulierten Welt 99 % der von ihm identifizierten Systeme mindestens einen erdähnlichen Planeten besitzen. Dies gibt der Suche in der realen Welt enorm Auftrieb.
„Dies ist eines der wenigen Modelle weltweit mit einer solchen Komplexität und Tiefe, die solche prädiktiven Studien ermöglicht“, erklärt stolz Dr. Yann Alibert, Co-Direktor des Zentrums für Raumfahrt und Habitabilität der Universität Bern und Mitautor der Studie. „Dies ist ein entscheidender Schritt bei der Suche nach lebensfreundlichen Planeten und letztendlich nach Leben im Universum.“
Die Suche nach Exoplaneten ist an sich schon eine Herausforderung. Diese fernen Planeten sind im Vergleich zu ihren Sternen winzig, strahlen kaum selbst Licht aus und sind daher schwer direkt zu beobachten. Bisher wurden etwas mehr als 5800 Exoplaneten bestätigt, und die meisten Informationen, die wir über sie haben, sind sehr begrenzt. Diese spärlichen Informationen sind für eine KI, die für ihr Training riesige Datenmengen benötigt, natürlich unzureichend.
Angesichts dieser Schwierigkeit haben die Schweizer Forscher einen anderen Weg eingeschlagen. Anstatt auf die knappen realen Beobachtungsdaten zurückzugreifen, haben sie die KI mit einer riesigen Datenbank synthetischer Planetensysteme gefüttert, die vom „Berner Modell der Planetenentstehung und -entwicklung“ generiert wurde. Dieses leistungsstarke Simulationswerkzeug kann die vollständige Entwicklung hypothetischer Planeten von ihrer Entstehung in der protoplanetaren Scheibe bis zu ihrer Reife detailgetreu nachbilden und bietet der KI nahezu unendlich viel Lernmaterial. Dr. Alibert betont: „Das Berner Modell ist weltweit einzigartig, da es so viele physikalische Prozesse integriert, dass unsere aktuelle Forschung erst möglich wurde.“
Durch dieses strenge simulierte Training hat der KI-Detektiv die entscheidenden Hinweise zur Suche nach erdähnlichen Planeten gelernt. Die Forscher schreiben in ihrer Arbeit, dass er herausgefunden hat, dass der innerste, detektierbare Planet eines Sternensystems, insbesondere seine Masse und seine Umlaufzeit um den Stern, der stärkste Indikator dafür ist, ob sich in größerer Entfernung weitere erdähnliche Planeten verbergen.
Mit diesem „Geheimrezept“ wandte das Team den maschinellen Lernalgorithmus auf eine Stichprobe von fast 1600 bekannten Sternensystemen an, die mindestens einen Planeten besitzen und deren Hauptsterne vom Typ G (ähnlich der Sonne), K oder M (kleiner und kühler als die Sonne) sind. Die Analyse ergab fast vier Dutzend (44) Systeme – in denen sich möglicherweise ein bisher unentdeckter „Erde-Zwilling“ verbirgt.
Der KI-Detektiv ist jedoch nicht allmächtig und fehlerfrei. Die Forscher geben zu, dass das aktuelle Modell noch nicht alle von Astronomen beobachteten Eigenschaften von Sternensystemen vollständig reproduzieren kann. So wird beispielsweise die starke Korrelation zwischen sogenannten „Supererden“ und „kalten Jupitern“, die oft um sonnenähnliche Sterne herum auftreten, vom Modell nicht gut wiedergegeben. Außerdem liegen die simulierten Planeten oft näher an ihrem Stern als die tatsächlich beobachteten Planeten.
Dies schmälert jedoch seinen Wert in keiner Weise. Angesichts der unendlichen Weite des Universums ist jedes Werkzeug, das Astronomen hilft, die Suche einzugrenzen und die „Trefferquote“ zu verbessern, ein echter Game-Changer. Der KI-Detektiv aus der Schweiz kann uns zwar nicht direkt zum nächsten Zuhause führen, aber er beleuchtet zweifellos den Weg für eine der größten menschlichen Erkundungen und macht die lange Suche nach einem „Erde-Cousin“ klarer und hoffnungsvoller.
