Bernski teoretski astrofizičar Kevin Heng napravio je rijedak podvig: na papiru je riješio matematički problem izračunavanja refleksije svjetlosti od planeta i satelita. Podaci se sada mogu interpretirati na jednostavan način, na primjer za razumijevanje atmosfere planeta.
Tisućama godina čovječanstvo je promatralo promjenu mjesečevih mijena. Uspon i pad sunčeve svjetlosti reflektirane od mjeseca dok se pojavljuje ispred nas iz različitih kutova poznat je kao "fazna krivulja". Mjerenje faznih krivulja Mjeseca i planeta Sunčevog sustava drevna je grana astronomije stara najmanje sto godina. Oblici ovih faznih krivulja sadrže podatke o površinama i atmosferama tih nebeskih tijela. Danas astronomi mjere fazne krivulje egzoplaneta pomoću svemirskih teleskopa kao što su Hubble, Spitzer, TESS i CHEOPS. Ta se opažanja uspoređuju s teoretskim predviđanjima. To zahtijeva metodu izračunavanja ovih faznih krivulja. To uključuje pronalaženje rješenja za matematički problem povezan s fizikom zračenja.
Problem izračunavanja reflektirane svjetlosti od planeta Sunčevog sustava postavio je američki astronom Henry Norris Russell u utjecajnom radu iz 1916. godine. Kombinirajući ideje iz rješenja svojih prethodnika - autoritativnih znanstvenika - Heng je uspio zapisati matematička rješenja za snagu refleksije (albedo) i oblik fazne krivulje, i to potpuno na papiru i bez pribjegavanja pomoći računala. . Inovativni aspekt ovih rješenja je da vrijede za bilo koji zakon kartiranja, što znači da se mogu koristiti na vrlo općenit način. Presudni trenutak došao je kada je znanstvenik usporedio svoje izračune na papiru s onim što su drugi istraživači napravili koristeći računalne izračune. I bio zadivljen koliko su se dobro slagali.
Također zanimljivo:
- Prva ukrajinska misija na Mjesec bit će izvedena 2022. godine
- NASA se priprema za lansiranje Lusyja, prve misije na trojanske asteroide
"Nisam samo uzbuđen zbog otkrića nove teorije, već i zbog njezinih važnih implikacija za tumačenje podataka", kaže Heng. Na primjer, svemirska letjelica Cassini mjerila je fazne krivulje Jupitera početkom 2000-ih, ali prethodno nije provedena dubinska analiza tih podataka, vjerojatno zato što su izračuni bili računski preskupi. Koristeći novi sustav rješenja, Heng je uspio analizirati Cassinijeve fazne krivulje i zaključiti da je Jupiterova atmosfera ispunjena oblacima koji se sastoje od velikih, nepravilnih čestica različitih veličina. Ova paralelna studija je upravo objavljena u časopisu Astrophysical Journal Letters.
Mogućnost zapisivanja matematičkih rješenja faznih krivulja reflektirane svjetlosti na papir znači da se mogu koristiti za analizu podataka u roku od nekoliko sekundi. To otvara nove načine tumačenja podataka koji su prije bili nemogući. Heng surađuje s Pierreom Osler-Desrotourom s Pariškog opservatorija na daljnjoj generalizaciji ovih matematičkih rješenja.
Heng i njegovi koautori demonstrirali su novi način analize fazne krivulje egzoplaneta Kepler-7b dobivenog svemirskim teleskopom Kepler. Brett Morris vodio je dio rada na analizi podataka. Trenutno rade sa znanstvenicima s američkog svemirskog teleskopa TESS na analizi podataka TESS fazne krivulje. Heng predviđa da će ova nova rješenja dovesti do novih načina analize podataka fazne krivulje iz nadolazećeg svemirskog teleskopa James Webb, čije je lansiranje planirano za 2021. "Najviše me veseli što će ta matematička rješenja ostati relevantna i dugo nakon što ja odem, a možda i ući u standardne udžbenike", rekao je Heng.
Pročitajte također:
- Astrofizičari su prvi put pratili stapanje neutronskih zvijezda i crnih rupa
- Hubbleov analog, teleskop SuperBIT, bit će lansiran na balonu 2022.