ベルンの理論天体物理学者であるケビン・ヘンは、まれな偉業を成し遂げました。紙の上で、彼は惑星や衛星からの光の反射を計算する数学的問題を解決しました。 データは、たとえば惑星の大気を理解するなど、簡単な方法で解釈できるようになりました。
何千年もの間、人類は月の満ち欠けを観察してきました。 私たちの目の前にある月がさまざまな角度から反射し、太陽の光が昇り降りする様子を「位相曲線」と呼びます。 月と太陽系の惑星の位相曲線を測定することは、少なくとも 年前の天文学の古代の分野です。 これらの位相曲線の形状には、これらの天体の表面と大気に関する情報が含まれています。 現在、天文学者は、ハッブル、スピッツァー、TESS、CHEOPS などの宇宙望遠鏡を使用して系外惑星の位相曲線を測定しています。 これらの観察結果は、理論的予測と比較されます。 これには、これらの位相曲線を計算する方法が必要です。 これには、放射線の物理学に関連する数学的問題の解決策を見つけることが含まれます。
太陽系の惑星からの反射光を計算する問題は、アメリカの天文学者ヘンリー・ノリス・ラッセルが 1916 年に発表した影響力のある研究で提起されました。 彼の前任者である権威ある科学者の解決策からのアイデアを組み合わせることで、Heng は反射力 (アルベド) と位相曲線の形状の数学的解決策を、コンピューターの助けを借りずに完全に紙に書き留めることができました。 . これらのソリューションの革新的な側面は、どのようなマッピング法にも有効であることです。つまり、非常に一般的な方法で使用できるということです。 決定的な瞬間は、科学者が紙の上での計算と他の研究者がコンピューター計算を使用して行った計算とを比較したときでした。 そして、それらがあまりにもよく一致していることに驚いた.
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「私は新しい理論の発見に興奮しているだけでなく、データ解釈に対するその重要な意味にも興奮しています」と Heng は言います。 たとえば、カッシーニ探査機は 2000 年代初頭に木星の位相曲線を測定しましたが、おそらく計算コストが高すぎたため、これらのデータの詳細な分析はこれまで実施されていませんでした。 新しいソリューション システムを使用して、Heng はカッシーニの位相曲線を分析し、木星の大気がさまざまなサイズの大きくて不規則な粒子で構成される雲で満たされていると結論付けることができました。 この並行研究は、Astrophysical Journal Letters に掲載されたばかりです。
反射光の位相曲線の数学的解を紙に書き留めることができるということは、数秒でそれらをデータ分析に使用できることを意味します。 これにより、以前は不可能だったデータを解釈する新しい方法が開かれます。 Heng は、パリ天文台の Pierre Osler-Desrotour と協力して、これらの数学的解をさらに一般化しています。
Heng と彼の共著者は、ケプラー宇宙望遠鏡で得られた太陽系外惑星ケプラー 7b の位相曲線を分析する新しい方法を実証しました。 Brett Morris は、データ分析作業の一部を主導しました。 彼らは現在、米国の宇宙望遠鏡 TESS の科学者と協力して、TESS 位相曲線データを分析しています。 Heng は、これらの新しいソリューションが、2021 年に打ち上げ予定の James Webb Space Telescope からの位相曲線データを分析する新しい方法につながると予測しています。 「私が最も喜んでいるのは、これらの数学的解が、私がいなくなった後もずっと関連性があり、おそらく標準的な教科書に含まれるということです」と Heng 氏は述べています。
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