Bernskému teoretickému astrofyzikovi Kevinu Hengovi se podařil vzácný počin: na papíře vyřešil matematický problém výpočtu odrazu světla od planet a satelitů. Data lze nyní jednoduchým způsobem interpretovat, například pro pochopení planetární atmosféry.
Po tisíce let lidstvo pozorovalo měnící se fáze Měsíce. Vzestup a pokles slunečního světla odraženého od Měsíce, když se před námi objevuje z různých úhlů, se nazývá „fázová křivka“. Měření fázových křivek Měsíce a planet Sluneční soustavy je prastaré odvětví astronomie staré nejméně sto let. Tvary těchto fázových křivek obsahují informace o površích a atmosférách těchto nebeských těles. Astronomové dnes měří fázové křivky exoplanet pomocí vesmírných dalekohledů, jako jsou Hubble, Spitzer, TESS a CHEOPS. Tato pozorování jsou porovnána s teoretickými předpověďmi. To vyžaduje metodu výpočtu těchto fázových křivek. To zahrnuje nalezení řešení matematického problému souvisejícího s fyzikou záření.
Problém výpočtu odraženého světla od planet Sluneční soustavy položil americký astronom Henry Norris Russell ve vlivném díle z roku 1916. Kombinací myšlenek z řešení svých předchůdců - autoritativních vědců - byl Heng schopen zapsat matematická řešení pro sílu odrazu (albedo) a tvar fázové křivky, a to zcela na papíře a bez pomoci počítače. . Inovativním aspektem těchto řešení je, že jsou platná pro jakýkoli zákon o mapování, což znamená, že je lze použít velmi obecně. Rozhodující okamžik nastal, když vědec porovnal své výpočty na papíře s tím, co provedli jiní výzkumníci pomocí počítačových výpočtů. A byl ohromen, jak dobře se shodovali.
Zajímavé také:
- První ukrajinská mise na Měsíc se uskuteční v roce 2022
- NASA se připravuje na start Lusy, první mise k trojským asteroidům
„Jsem nadšený nejen z objevu nové teorie, ale také z jejích důležitých důsledků pro interpretaci dat,“ říká Heng. Například sonda Cassini měřila fázové křivky Jupiteru na počátku 2000. století, ale dříve nebyla provedena žádná hloubková analýza těchto dat, pravděpodobně proto, že výpočty byly příliš výpočetně nákladné. Pomocí nového systému řešení byl Heng schopen analyzovat fázové křivky sondy Cassini a dojít k závěru, že atmosféra Jupiteru je vyplněna mraky složenými z velkých nepravidelných částic různých velikostí. Tato paralelní studie byla právě publikována v Astrophysical Journal Letters.
Schopnost zapsat matematická řešení fázových křivek odraženého světla na papír znamená, že je lze použít pro analýzu dat během několika sekund. To otevírá nové způsoby interpretace dat, které byly dříve nemožné. Heng spolupracuje s Pierrem Oslerem-Desrotourem z pařížské observatoře na dalším zobecnění těchto matematických řešení.
Heng a jeho spoluautoři předvedli nový způsob analýzy fázové křivky exoplanety Kepler-7b získané pomocí kosmického dalekohledu Kepler. Brett Morris vedl některé práce na analýze dat. V současné době spolupracují s vědci z amerického vesmírného dalekohledu TESS na analýze dat fázové křivky TESS. Heng předpovídá, že tato nová řešení povedou k novým způsobům analýzy dat fázových křivek z připravovaného vesmírného dalekohledu Jamese Webba, jehož start je naplánován na rok 2021. "Nejvíc mě těší, že tato matematická řešení zůstanou relevantní dlouho poté, co odejdu, a možná se dostanou do standardních učebnic," řekl Heng.
Přečtěte si také:
- Astrofyzici poprvé vystopovali sloučení neutronových hvězd a černých děr
- Hubbleův analog, teleskop SuperBIT, bude vypuštěn na balónu v roce 2022