Ahli astrofisika teoretis Bernese Kevin Heng membuat prestasi langka: di atas kertas, ia memecahkan masalah matematika dalam menghitung pantulan cahaya dari planet dan satelit. Data tersebut kini dapat diinterpretasikan secara sederhana, misalnya untuk memahami atmosfer planet.
Selama ribuan tahun, umat manusia telah mengamati perubahan fase bulan. Naik turunnya sinar matahari yang dipantulkan dari bulan seperti tampak bagi kita dari sudut yang berbeda dikenal sebagai "kurva fase". Mengukur kurva fase Bulan dan planet-planet Tata Surya adalah cabang astronomi kuno yang berusia setidaknya seratus tahun. Bentuk kurva fase ini berisi informasi tentang permukaan dan atmosfer benda langit ini. Saat ini, para astronom mengukur kurva fase planet ekstrasurya menggunakan teleskop luar angkasa seperti Hubble, Spitzer, TESS dan CHEOPS. Pengamatan ini dibandingkan dengan prediksi teoritis. Ini membutuhkan metode penghitungan kurva fase ini. Ini melibatkan menemukan solusi untuk masalah matematika yang berkaitan dengan fisika radiasi.
Masalah penghitungan cahaya yang dipantulkan dari planet-planet Tata Surya diajukan oleh astronom Amerika Henry Norris Russell dalam sebuah karya berpengaruh tahun 1916. Dengan menggabungkan ide-ide dari solusi pendahulunya - ilmuwan otoritatif - Heng mampu menuliskan solusi matematika untuk kekuatan refleksi (albedo) dan bentuk kurva fase, dan sepenuhnya di atas kertas dan tanpa menggunakan bantuan komputer . Aspek inovatif dari solusi ini adalah bahwa solusi tersebut valid untuk hukum pemetaan apa pun, yang berarti bahwa solusi tersebut dapat digunakan secara sangat umum. Saat yang menentukan datang ketika ilmuwan membandingkan perhitungannya di atas kertas dengan apa yang telah dilakukan peneliti lain menggunakan perhitungan komputer. Dan kagum dengan betapa cocoknya mereka.
Juga menarik:
- Misi Ukraina pertama ke Bulan akan dilakukan pada 2022
- NASA sedang mempersiapkan peluncuran Lusy, misi pertama ke asteroid Trojan
"Saya tidak hanya senang dengan penemuan teori baru, tetapi juga tentang implikasi penting untuk interpretasi data," kata Heng. Misalnya, pesawat ruang angkasa Cassini mengukur kurva fase Jupiter pada awal 2000-an, tetapi tidak ada analisis mendalam dari data ini yang telah dilakukan sebelumnya, mungkin karena perhitungannya terlalu mahal secara komputasi. Menggunakan sistem solusi baru, Heng mampu menganalisis kurva fase Cassini dan menyimpulkan bahwa atmosfer Jupiter dipenuhi dengan awan yang terdiri dari partikel besar yang tidak beraturan dengan berbagai ukuran. Studi paralel ini baru saja diterbitkan di Astrophysical Journal Letters.
Kemampuan untuk menuliskan solusi matematis untuk kurva fase cahaya yang dipantulkan di atas kertas berarti mereka dapat digunakan untuk analisis data dalam hitungan detik. Ini membuka cara baru untuk menafsirkan data yang sebelumnya tidak mungkin. Heng bekerja sama dengan Pierre Osler-Desrotour dari Observatorium Paris untuk lebih menggeneralisasi solusi matematika ini.
Heng dan rekan penulisnya telah menunjukkan cara baru untuk menganalisis kurva fase planet ekstrasurya Kepler-7b yang diperoleh dengan teleskop luar angkasa Kepler. Brett Morris memimpin beberapa pekerjaan analisis data. Mereka saat ini bekerja dengan ilmuwan dari teleskop luar angkasa AS TESS untuk menganalisis data kurva fase TESS. Heng memperkirakan bahwa solusi baru ini akan mengarah pada cara baru untuk menganalisis data kurva fase dari Teleskop Luar Angkasa James Webb mendatang, yang dijadwalkan diluncurkan pada 2021. "Yang paling menyenangkan saya adalah bahwa solusi matematika ini akan tetap relevan lama setelah saya pergi, dan mungkin masuk ke buku teks standar," kata Heng.
Baca juga:
- Ahli astrofisika untuk pertama kalinya melacak penggabungan bintang neutron dan lubang hitam
- Analog Hubble, teleskop SuperBIT, akan diluncurkan dengan balon pada tahun 2022