کوین هنگ، اخترفیزیکدان نظری برن، شاهکاری نادر انجام داد: او روی کاغذ، مشکل ریاضی محاسبه بازتاب نور از سیارات و ماهواره ها را حل کرد. اکنون می توان داده ها را به روشی ساده تفسیر کرد، به عنوان مثال برای درک اتمسفر سیاره ای.
برای هزاران سال، بشر مراحل تغییر ماه را مشاهده کرده است. طلوع و نزول نور خورشید که از ماه منعکس می شود و از زوایای مختلف در مقابل ما ظاهر می شود به عنوان "منحنی فاز" شناخته می شود. اندازه گیری منحنی های فاز ماه و سیارات منظومه شمسی یکی از شاخه های باستانی ستاره شناسی است که حداقل صد سال قدمت دارد. اشکال این منحنی های فاز حاوی اطلاعاتی در مورد سطوح و جو این اجرام آسمانی است. امروزه ستاره شناسان منحنی فاز سیارات فراخورشیدی را با استفاده از تلسکوپ های فضایی مانند هابل، اسپیتزر، تس و چئوپس اندازه گیری می کنند. این مشاهدات با پیش بینی های نظری مقایسه می شوند. این نیاز به روشی برای محاسبه این منحنی های فاز دارد. این شامل یافتن راه حلی برای یک مسئله ریاضی مرتبط با فیزیک تابش است.
مشکل محاسبه نور منعکس شده از سیارات منظومه شمسی توسط اخترشناس آمریکایی هنری نوریس راسل در یک کار تاثیرگذار در سال 1916 مطرح شد. هنگ با ترکیب ایده‌های حل پیشینیان خود - دانشمندان معتبر - توانست راه‌حل‌های ریاضی قدرت بازتاب (آلبدو) و شکل منحنی فاز را کاملاً روی کاغذ و بدون استفاده از رایانه بنویسد. . جنبه نوآورانه این راه حل ها این است که آنها برای هر قانون نقشه برداری معتبر هستند، به این معنی که می توان از آنها به روشی بسیار کلی استفاده کرد. لحظه تعیین کننده زمانی فرا رسید که دانشمند محاسبات خود را بر روی کاغذ با آنچه دیگر محققان با استفاده از محاسبات کامپیوتری انجام داده بودند مقایسه کرد. و از اینکه چقدر خوب با هم مطابقت دارند شگفت زده شد.
همچنین جالب:
- اولین ماموریت اوکراینی به ماه در سال 2022 انجام می شود
- ناسا برای پرتاب لوسی، اولین ماموریت به سیارک های تروجان آماده می شود
هنگ می گوید: «من نه تنها از کشف یک نظریه جدید هیجان زده هستم، بلکه در مورد پیامدهای مهم آن برای تفسیر داده ها نیز هیجان زده هستم. به عنوان مثال، فضاپیمای کاسینی منحنی‌های فاز مشتری را در اوایل دهه 2000 اندازه‌گیری کرد، اما قبلاً هیچ تحلیل عمیقی از این داده‌ها انجام نشده بود، احتمالاً به این دلیل که محاسبات از نظر محاسباتی بسیار گران بودند. با استفاده از سیستم راه حل جدید، هنگ توانست منحنی های فاز کاسینی را تجزیه و تحلیل کند و به این نتیجه برسد که جو مشتری پر از ابرهایی است که از ذرات بزرگ و نامنظم با اندازه های مختلف تشکیل شده است. این مطالعه موازی به تازگی در Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.
توانایی نوشتن راه‌حل‌های ریاضی برای منحنی‌های فاز نور منعکس شده روی کاغذ به این معنی است که می‌توان از آنها برای تجزیه و تحلیل داده‌ها در عرض چند ثانیه استفاده کرد. این راه‌های جدیدی را برای تفسیر داده‌ها باز می‌کند که قبلا غیرممکن بود. هنگ با پیر اوسلر دزروتور از رصدخانه پاریس برای تعمیم بیشتر این راه حل های ریاضی همکاری می کند.
هنگ و همکارانش روش جدیدی را برای تجزیه و تحلیل منحنی فاز سیاره فراخورشیدی Kepler-7b به دست آمده با تلسکوپ فضایی کپلر نشان داده اند. برت موریس برخی از کار تجزیه و تحلیل داده ها را رهبری کرد. آنها در حال حاضر با دانشمندان تلسکوپ فضایی آمریکا TESS برای تجزیه و تحلیل داده های منحنی فاز TESS کار می کنند. هنگ پیش‌بینی می‌کند که این راه‌حل‌های جدید به روش‌های جدیدی برای تجزیه و تحلیل داده‌های منحنی فاز از تلسکوپ فضایی جیمز وب آینده منجر خواهد شد که قرار است در سال ۲۰۲۱ پرتاب شود. هنگ گفت: «چیزی که من را بیش از همه خوشحال می‌کند این است که این راه‌حل‌های ریاضی مدت‌ها پس از رفتن من مرتبط باقی خواهند ماند و شاید وارد کتاب‌های درسی استاندارد شوند».
همچنین بخوانید:
- اخترفیزیکدانان برای اولین بار ادغام ستاره های نوترونی و سیاهچاله ها را ردیابی کردند
- آنالوگ هابل، تلسکوپ SuperBIT، در سال 2022 روی بالون پرتاب خواهد شد.