Kevin Heng berni elméleti asztrofizikus ritka bravúrt hajtott végre: papíron megoldotta a bolygók és műholdak fényvisszaverődésének kiszámításának matematikai problémáját. Az adatok most már egyszerű módon értelmezhetők, például a bolygó légkörének megértéséhez.
Az emberiség évezredek óta figyelte a Hold változó fázisait. A Holdról visszaverődő napfény felemelkedését és esését, ahogy az különböző szögekből megjelenik előttünk, "fázisgörbének" nevezik. A Hold és a Naprendszer bolygóinak fázisgörbéinek mérése a csillagászat ősi ága, amely legalább száz éves. Ezeknek a fázisgörbéknek az alakja információkat tartalmaz ezen égitestek felületéről és légköréről. Napjainkban a csillagászok az exobolygók fázisgörbéit mérik olyan űrteleszkópok segítségével, mint a Hubble, a Spitzer, a TESS és a CHEOPS. Ezeket a megfigyeléseket összehasonlítják elméleti előrejelzésekkel. Ehhez a fázisgörbék kiszámításának módszerére van szükség. Ez magában foglalja a sugárzás fizikájával kapcsolatos matematikai probléma megoldását.
A Naprendszer bolygóiról visszavert fény kiszámításának problémáját Henry Norris Russell amerikai csillagász vetette fel egy 1916-os nagy hatású munkájában. Elődei – tekintélyes tudósok – megoldásából származó ötleteket ötvözve Heng matematikai megoldásokat tudott felírni a reflexiós képességre (albedóra) és a fázisgörbe alakjára, mégpedig teljesen papírra, számítógép segítsége nélkül. . Ezeknek a megoldásoknak az az innovatív aspektusa, hogy bármilyen leképezési törvényre érvényesek, ami azt jelenti, hogy nagyon általánosan használhatók. A meghatározó pillanat akkor jött el, amikor a tudós összehasonlította papíron végzett számításait azzal, amit más kutatók számítógépes számításokkal végeztek. És megdöbbentett, hogy milyen jól passzoltak egymáshoz.
Szintén érdekes:
- Az első ukrán Holdra irányuló küldetést 2022-ben hajtják végre
- A NASA a Lusy, a trójai aszteroidák első küldetésének felbocsátására készül
"Nemcsak egy új elmélet felfedezése miatt vagyok izgatott, hanem az adatok értelmezésére gyakorolt fontos következményei miatt is" - mondja Heng. Például a Cassini űrszonda megmérte a Jupiter fázisgörbéit a 2000-es évek elején, de ezekről az adatokról korábban nem készült mélyreható elemzés, valószínűleg azért, mert a számítások túlságosan költségesek voltak. Az új megoldási rendszer segítségével Heng elemezni tudta a Cassini fázisgörbéit, és arra a következtetésre jutott, hogy a Jupiter légköre tele van nagy, szabálytalan, különböző méretű részecskékből álló felhőkkel. Ez a párhuzamos tanulmány nemrég jelent meg az Astrophysical Journal Letters-ben.
A visszavert fényfázis-görbék matematikai megoldásainak papírra való feljegyzése azt jelenti, hogy pillanatok alatt felhasználhatók adatelemzésre. Ez új módszereket nyit meg az adatok értelmezésében, amelyek korábban lehetetlenek voltak. Heng együttműködik Pierre Osler-Desrotour-ral, a Párizsi Obszervatóriumból, hogy tovább általánosítsa ezeket a matematikai megoldásokat.
Heng és szerzőtársai új módszert mutattak be a Kepler-7b exobolygó Kepler űrteleszkóppal kapott fázisgörbéjének elemzésére. Brett Morris vezette az adatelemzési munka egy részét. Jelenleg a TESS amerikai űrteleszkóp tudósaival dolgoznak együtt a TESS fázisgörbe adatainak elemzésén. Heng azt jósolja, hogy ezek az új megoldások új módszereket fognak eredményezni a 2021-ben induló James Webb Űrteleszkóp fázisgörbe adatainak elemzésére. "A legjobban az örül, hogy ezek a matematikai megoldások még sokáig relevánsak maradnak azután is, hogy elmentem, és talán bekerülnek a szokásos tankönyvekbe" - mondta Heng.
Olvassa el még:
- Az asztrofizikusok először nyomon követték a neutroncsillagok és a fekete lyukak egyesülését
- A Hubble analógját, a SuperBIT távcsövet 2022-ben egy léggömbön bocsátják fel