Bernes teorētiskais astrofiziķis Kevins Hengs paveica retu varoņdarbu: uz papīra viņš atrisināja matemātisko uzdevumu par planētu un satelītu gaismas atstarošanas aprēķināšanu. Tagad datus var interpretēt vienkāršā veidā, piemēram, lai izprastu planētu atmosfēru.
Tūkstošiem gadu cilvēce ir novērojusi mainīgās Mēness fāzes. Saules gaismas pieaugums un kritums, kas atspoguļojas no Mēness, kā tas parādās mūsu priekšā no dažādiem leņķiem, ir pazīstams kā "fāzes līkne". Mēness un Saules sistēmas planētu fāzes līkņu mērīšana ir sena astronomijas nozare, kas ir vismaz simts gadus veca. Šo fāzes līkņu formas satur informāciju par šo debess ķermeņu virsmām un atmosfēru. Mūsdienās astronomi mēra eksoplanetu fāzes līknes, izmantojot tādus kosmosa teleskopus kā Habla, Spicera, TESS un CHEOPS. Šie novērojumi tiek salīdzināti ar teorētiskajām prognozēm. Tam nepieciešama šo fāzes līkņu aprēķināšanas metode. Tas ietver risinājuma atrašanu matemātiskai problēmai, kas saistīta ar starojuma fiziku.
Problēmu par Saules sistēmas planētu atstarotās gaismas aprēķināšanu ietekmīgā 1916. gada darbā izvirzīja amerikāņu astronoms Henrijs Noriss Rasels. Apvienojot idejas no savu priekšgājēju – autoritatīvu zinātnieku – risinājuma, Hengs spēja pierakstīt matemātiskos atstarošanas jaudas (albedo) un fāzes līknes formas risinājumus, turklāt pilnībā uz papīra un neizmantojot datora palīdzību. . Šo risinājumu novatoriskais aspekts ir tas, ka tie ir derīgi jebkuram kartēšanas likumam, kas nozīmē, ka tos var izmantot ļoti vispārīgā veidā. Noteicošais brīdis pienāca, kad zinātnieks salīdzināja savus aprēķinus uz papīra ar to, ko citi pētnieki bija darījuši, izmantojot datoraprēķinus. Un bija pārsteigts, cik labi viņi sakrita.
Interesanti arī:
- Pirmā Ukrainas misija uz Mēnesi tiks veikta 2022. gadā
- NASA gatavojas Lusy palaišanai, kas ir pirmā misija uz Trojas asteroīdiem
"Esmu sajūsmā ne tikai par jaunas teorijas atklāšanu, bet arī par tās svarīgo ietekmi uz datu interpretāciju," saka Hengs. Piemēram, Cassini kosmosa kuģis mērīja Jupitera fāzes līknes 2000. gadu sākumā, taču iepriekš nebija veikta šo datu padziļināta analīze, iespējams, tāpēc, ka aprēķini bija pārāk dārgi. Izmantojot jauno risinājumu sistēmu, Henga spēja analizēt Cassini fāzes līknes un secināt, ka Jupitera atmosfēra ir piepildīta ar mākoņiem, kas sastāv no lielām, neregulārām dažāda izmēra daļiņām. Šis paralēlais pētījums tikko tika publicēts Astrophysical Journal Letters.
Spēja pierakstīt matemātiskos risinājumus atstarotās gaismas fāzes līknēm uz papīra nozīmē, ka tos var izmantot datu analīzei dažu sekunžu laikā. Tas paver jaunus veidus, kā interpretēt datus, kas iepriekš bija neiespējami. Hengs sadarbojas ar Pjēru Osleru-Desrotūru no Parīzes observatorijas, lai vēl vairāk vispārinātu šos matemātiskos risinājumus.
Hengs un viņa līdzautori ir parādījuši jaunu veidu, kā analizēt eksoplanētas Kepler-7b fāzes līkni, kas iegūta ar Keplera kosmosa teleskopu. Brets Moriss vadīja dažus datu analīzes darbus. Pašlaik viņi strādā ar zinātniekiem no ASV kosmosa teleskopa TESS, lai analizētu TESS fāzes līknes datus. Hengs prognozē, ka šie jaunie risinājumi radīs jaunus veidus, kā analizēt fāzes līknes datus no gaidāmā Džeimsa Veba kosmiskā teleskopa, kuru paredzēts palaist 2021. gadā. "Mani visvairāk iepriecina tas, ka šie matemātiskie risinājumi paliks aktuāli vēl ilgi pēc tam, kad esmu prom, un, iespējams, tiks iekļauts standarta mācību grāmatās," sacīja Hengs.
Lasi arī:
- Astrofiziķi pirmo reizi izsekoja neitronu zvaigžņu un melno caurumu saplūšanai
- Habla analogs SuperBIT teleskops tiks palaists uz gaisa balona 2022.