Бернският теоретичен астрофизик Кевин Хенг направи рядък подвиг: на хартия той реши математическия проблем за изчисляване на отражението на светлината от планети и сателити. Данните вече могат да се интерпретират по прост начин, например за разбиране на планетарните атмосфери.
В продължение на хиляди години човечеството е наблюдавало смяната на фазите на луната. Възходът и спадът на слънчевата светлина, отразена от луната, докато се появява пред нас от различни ъгли, е известна като „фазова крива“. Измерването на фазовите криви на Луната и планетите от Слънчевата система е древен клон на астрономията, който е на поне сто години. Формите на тези фазови криви съдържат информация за повърхностите и атмосферите на тези небесни тела. Днес астрономите измерват фазовите криви на екзопланетите с помощта на космически телескопи като Hubble, Spitzer, TESS и CHEOPS. Тези наблюдения се сравняват с теоретичните прогнози. Това изисква метод за изчисляване на тези фазови криви. Това включва намиране на решение на математически проблем, свързан с физиката на радиацията.
Проблемът за изчисляване на отразената светлина от планетите на Слънчевата система е поставен от американския астроном Хенри Норис Ръсел във влиятелна работа от 1916 г. Комбинирайки идеите от решението на своите предшественици - авторитетни учени - Хенг успя да запише математически решения за силата на отражение (албедо) и формата на фазовата крива, при това изцяло на хартия и без да прибягва до помощта на компютър. . Иновативният аспект на тези решения е, че те са валидни за всеки закон за картографиране, което означава, че могат да се използват по много общ начин. Решаващият момент настъпи, когато ученият сравни своите изчисления на хартия с това, което други изследователи бяха направили с помощта на компютърни изчисления. И беше удивен колко добре си паснаха.
Също интересно:
- Първата украинска мисия до Луната ще бъде осъществена през 2022 г
- НАСА се подготвя за изстрелването на Lusy, първата мисия до троянските астероиди
„Развълнуван съм не само от откриването на нова теория, но и от нейните важни последици за тълкуването на данни“, казва Хенг. Например, космическият кораб Касини измерва фазовите криви на Юпитер в началото на 2000-те години, но преди това не е бил извършен задълбочен анализ на тези данни, вероятно защото изчисленията са били твърде скъпи от изчислителна гледна точка. Използвайки новата система за решение, Хенг успя да анализира фазовите криви на Касини и да заключи, че атмосферата на Юпитер е изпълнена с облаци, съставени от големи, неправилни частици с различни размери. Това паралелно изследване току-що беше публикувано в Astrophysical Journal Letters.
Възможността да се запишат математическите решения за фазовите криви на отразената светлина на хартия означава, че те могат да се използват за анализ на данни за няколко секунди. Това отваря нови начини за тълкуване на данни, които преди бяха невъзможни. Хенг си сътрудничи с Пиер Ослер-Деротур от Парижката обсерватория за по-нататъшно обобщаване на тези математически решения.
Хенг и неговите съавтори демонстрираха нов начин за анализ на фазовата крива на екзопланетата Kepler-7b, получена с космическия телескоп Kepler. Брет Морис ръководи част от работата по анализа на данните. В момента те работят с учени от американския космически телескоп TESS, за да анализират данните от фазовата крива на TESS. Хенг прогнозира, че тези нови решения ще доведат до нови начини за анализиране на данните за фазовата крива от предстоящия космически телескоп Джеймс Уеб, който е планиран да стартира през 2021 г. „Това, което ме радва най-много, е, че тези математически решения ще останат актуални дълго след като си отида и може би ще влязат в стандартните учебници“, каза Хенг.
Прочетете също:
- Астрофизиците за първи път проследиха сливането на неутронни звезди и черни дупки
- Аналогът на Хъбъл, телескопът SuperBIT, ще бъде изстрелян с балон през 2022 г.