凌日系外行星巡天衛星搭配最新演算法幫助找尋太陽系第九行星

美國太空總署的凌日系外行星巡天衛星（Transiting Exoplanet Survey Satellite，簡稱 TESS），是近年天文學家搜索系外行星的最佳利器，在2020年8月完成第一階段全天域的搜索後，進入第二階段的擴展任務，速度比第一階段快三倍。

根據我們對海王星外天體軌道運動的觀測，有些科學家相信在海王星外十倍的軌道距離處，可能存在太陽系「失而復得」的第九行星。因為距離遙遠，這顆行星能夠反射的太陽光非常微弱，找到它幾乎是不可能的挑戰。

因此最近有研究團隊利用凌日系外行星巡天衛星接近全天域的觀測資料，搭配最新的演算法，希望能找到隱藏在像素中的光點。天文學家對捕捉晦暗的恆星或深遠天體很有一套，他們利用多幅影像疊合，藉此抵銷隨機出現的雜訊，提高影像的訊雜比。但是太陽系的天體會在天球上緩慢移動，如果要使用多幅影像疊合，必須預先知道這些天體移動的路徑，並將多幅影像沿路徑逐幅偏移，才能將天體的訊號擷取出來。

如果我們不知道天體的路徑呢？這個問題看似無法解決，但在人工智慧發展迅速的當代，擅長影像分析處理的「卷積神經網路」可以幫助我們找到合適的影像偏移路徑。這個方法準確度或許不如已知路徑的偏移法，但論文作者也用這個方法找到了十七顆可能的外太陽系天體，而目前已知的外太陽系天體約一百顆。若後續觀測可以證實，代表這將是找尋「第九行星」的新希望。

【圖：Rice & Laughlin；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】研究全文刊登在2020年12月22日出版的《行星科學學報》