บทความจาก thaipbs
หากพูดถึงการตามล่าดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ คงจะนึกถึงโครงการกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ (Kepler) ดาวเทียมสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบ (Transiting Exoplanet Survey Satellite หรือ TESS) ที่เฝ้ามองดวงดาวบนท้องฟ้ามากมาย หรือโครงการกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินอย่างแทรปพิสต์ (TRAPPIST หรือ Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope) ที่ระดมถ่ายภาพดาวฤกษ์ทั่วทั้งท้องฟ้าเพื่อตามหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ นอกจากเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ที่ใช้ในการค้นหาแล้ว ยังมีอีกหนึ่งสิ่งที่สำคัญมาก ๆ นั่นคือซอฟต์แวร์ที่ใช้ในการจำแนกแสงดาวฤกษ์ออกจากเงาของดาวเคราะห์ ซึ่ง ExoMiner คือหนึ่งในปัญญาประดิษฐ์ที่นาซาเข้ามาช่วยและสามารถค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบเจอแล้วมากกว่า 370 ดวง
กล้องโทรทรรศน์อวกาศ TESS เป็นกล้องโทรทรรศน์ตามหากดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่รับช่วงต่อจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ สร้างการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะได้อย่างมากมาย ภาพจาก NASA
เพราะปัญหาหลักของการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะคือสัญญาณรบกวน
นักดาราศาสตร์ตามหาดาวเคราะห์นอกระบบผ่านการทรานซิต (Transit) จากหลักการที่ว่าเมื่อดาวเคราะห์เคลื่อนผ่านหน้าดาวฤกษ์แม่ จะทำให้สัญญาณแสงลดลงไปเล็กน้อย เหมือนมีฝุ่นลอยผ่านหน้าหลอดไฟ แต่ปัญหาคือ ไม่ใช่ทุกครั้งที่แสงวูบจะเป็นดาวเคราะห์เสมอไป บางทีมันอาจเป็นระบบดาวคู่ที่บังกันเอง หรือเป็นแค่สัญญาณรบกวน (Noise) ซึ่งเมื่อก่อนต้องให้นักวิทยาศาสตร์มาคัดกรองด้วยตัวเองเองเพื่อยืนยันว่าสัญญาณการมืดลงเป็นดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะจริง
เมื่อการตรวจสอบสัญญาณมืดของดาวฤกษ์เพื่อตามหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะจำเป็นต้องใช้นักวิทยาศาสตร์ในการตรวจสอบ ทำให้การตรวจสอบสัญญาณแต่ละครั้งกินระยะเวลามาก จึงมีข้อมูลคงค้างอยู่เยอะมาก เพื่อลดปริมาณงานและเพิ่มความเร็วในการหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะให้รวดเร็วขึ้น ทีมงานของนาซาจึงพัฒนาซอฟต์แวร์ชื่อ ExoMiner ขึ้นมาเพื่อแยกแยะความแตกต่างระหว่างสัญญาณรบกวนกับดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะจริงผ่านระบบการเรียนรู้เชิงลึก (Deep Learning)
ข้อมูลที่นำมาสอนระบบการเรียนรู้เชิงลึกนำมาจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ ซึ่งเมื่อ ExoMiner เริ่มต้นทำงาน ซอฟต์แวร์นี้พบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะเพิ่มเติมได้ถึง 370 ดวง ซึ่งได้รับการยืนยันแล้วว่าเป็นดาวเคราะห์ที่ไม่เคยพบมาก่อนทั้งหมดจริง ๆ
และนาซาไม่หยุดเพียงแค่นี้ ทีมนักพัฒนาได้นำข้อมูลปริมาณมหาศาลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศ TESS มาใช้ในการสอน ExoMiner เพิ่มเติมจนได้ออกมาเป็น โมเดลใหม่ที่ชื่อว่า ExoMiner++ อัลกอริทึมใหม่นี้ได้มีการระบุไว้ในบทความวิจัยล่าสุดที่ตีพิมพ์ใน Astronomical Journal ว่า สามารถระบุเป้าหมายได้ 7,000 รายการ ซึ่งอยู่ระหว่างการยืนยันโดยกล้องโทรทรรศน์จากทั่วโลก
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์และ TESS มีวิธีทำงานแตกต่างกัน กล่าวคือ เคปเลอร์เน้นถ่ายเจาะไปยังส่วนเล็กของท้องฟ้าด้วยมุมแคบ ๆ แต่ TESS ถ่ายกวาดเกือบทั้งท้องฟ้า เน้นมองหาดาวเคราะห์เคลื่อนผ่านหน้าดาวฤกษ์ในบริเวณใกล้เคียง แม้จะมีกลยุทธ์การสังเกตการณ์ที่แตกต่างกัน แต่ภารกิจทั้งสองสร้างชุดข้อมูลที่เข้ากันได้ และทำให้ ExoMiner++ สร้างผลลัพธ์ที่น่าสนใจมากกลับมา
ภาพวาดการสังเกตการเคลื่อนผ่านหน้าดาวฤกษ์ของดาวเคราะห์ซึ่งการบังแสงดาวฤกษ์นี้นักดาราศาสตร์ใช้เพื่อสังเกตหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ ภาพจาก NASA
ใคร ๆ ก็สามารถช่วยตามหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะได้
แม้ NASA จะพัฒนาซอฟต์แวร์นี้ขึ้นมาเอง แต่ทีมนักพัฒนาไม่ได้เก็บไว้ใช้คนเดียว นาซาเลือกปล่อยซอฟต์แวร์นี้ลงบน GitHub ในรูปแบบของโอเพนซอร์ส (Open Source) ที่ใคร ๆ ก็สามารถเข้าถึงชุดคำสั่งและสามารถนำมันมาใช้ได้ในทันที เรียกแนวคิดนี้ว่าเป็นมาตรฐานทองคำทางวิทยาศาสตร์ (Gold Standard Science)
มาตรฐานการดำเนินงานดังกล่าวช่วยทำให้นักเรียน นักศึกษา นักวิจัย หรือแม้แต่ผู้ที่สนใจในด้านดาราศาสตร์สามารถเข้าถึงข้อมูลของยานอวกาศและกล้องโทรทรรศน์อวกาศได้อย่างง่ายดาย การเข้าถึงนี้ช่วยทำให้การพัฒนาและค้นพบสิ่งใหม่ ๆ เกิดขึ้นได้อย่างรวดเร็ว สำหรับ ExoMiner ที่อนุญาตให้ทุกคนเข้าถึงซอฟต์แวร์นี้ฟรี ใครก็ตามก็สามารถดาวน์โหลดซอฟต์แวร์มาใช้พร้อมกับดาวน์โหลดข้อมูลที่เก็บจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์หรือ TESS ได้ฟรี ซึ่งจะช่วยทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะได้มากขึ้นโดยทันที
เฉพาะข้อมูลจาก TESS อย่างเดียวมีกราฟแสง (Light Curves) ให้วิเคราะห์มากกว่า 130 ล้านรายการ ซึ่งเกินกว่าที่มนุษย์จะวิเคราะห์ได้ ปัญญาประดิษฐ์อย่าง ExoMiner++ จึงเหมือนเป็นเครื่องจักรขุดทองในภูเขาข้อมูลเหล่านี้
นอกจากกระแสข้อมูลที่ส่งมาอย่างต่อเนื่องจาก TESS แล้ว ภารกิจล่าดาวเคราะห์นอกระบบในอนาคตจะให้ข้อมูลแก่ผู้ใช้ ExoMiner อีกมากมาย กล้องโทรทรรศน์อวกาศแนนซี เกรซ โรมัน (Nancy Grace Roman) ของ นาซาที่กำลังจะมาถึง จะจับภาพการผ่านหน้าของดาวเคราะห์นอกระบบหลายหมื่นครั้ง และเช่นเดียวกับข้อมูล TESS ข้อมูลจากกล้องโรมันจะเปิดให้เข้าถึงได้ฟรีตามความมุ่งมั่นของนาซา ความก้าวหน้าของโมเดล ExoMiner อาจถูกนำมาช่วยในการล่าดาวเคราะห์นอกระบบในข้อมูลของกล้องโรมันด้วยเช่นกัน
การที่วิทยาศาสตร์เปิดกว้างและให้ทุกคนร่วมด้วยช่วยกันสร้างสรรค์วิทยาศาสตร์ไปร่วมกันจะทำให้เราสามารถสร้างองค์ความรู้ใหม่ได้รวดเร็วยิ่งขึ้น ซึ่งทุกคนสามารถไปดาวน์โหลดข้อมูลดิบจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์และ TESS ได้ฟรี นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกมองเห็นข้อมูลชุดเดียวกับที่นักวิจัยของนาซาใช้งานกัน และหาก ExoMiner พบหลักฐานที่น่าสนใจแล้วเราสามารถนำข้อมูลส่งให้กับโครงการติดตามการสังเกตการณ์จาก TESS (TESS Follow-up Program) หรือแพลตฟอร์มพลเมืองวิทยาศาสตร์อย่างซูนิเวิร์ส (Zooniverse) ได้
จากนี้เราจะสามารถเข้าไปมีส่วนร่วมในการสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะและอาจถึงขั้นมีชื่อในบทความหรือวารสารวิชาการได้ด้วยซ้ำโดยไม่จำเป็นต้องเป็นนักวิจัยระดับปริญญาเอก และโลกกำลังต้องการความช่วยเหลือจากพลเมืองจิตวิทยาศาสตร์ทุกคนในการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะดวงใหม่
เรียบเรียงโดย จิรสิน อัศวกุล
อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS
ที่มาข้อมูล : NASA
