Astrofizicianul teoretician bernez Kevin Heng a făcut o ispravă rară: pe hârtie, a rezolvat problema matematică a calculării reflexiei luminii de pe planete și sateliți. Datele pot fi acum interpretate într-un mod simplu, de exemplu pentru a înțelege atmosferele planetare.
Timp de mii de ani, omenirea a observat schimbarea fazelor lunii. Răsărirea și căderea luminii solare reflectate de lună, așa cum apare în fața noastră din diferite unghiuri, este cunoscută sub numele de „curba de fază”. Măsurarea curbelor de fază ale Lunii și planetelor Sistemului Solar este o ramură străveche a astronomiei care are cel puțin o sută de ani. Formele acestor curbe de fază conțin informații despre suprafețele și atmosferele acestor corpuri cerești. În zilele noastre, astronomii măsoară curbele de fază ale exoplanetelor folosind telescoape spațiale precum Hubble, Spitzer, TESS și CHEOPS. Aceste observații sunt comparate cu previziunile teoretice. Acest lucru necesită o metodă de calcul a acestor curbe de fază. Aceasta presupune găsirea unei soluții la o problemă matematică legată de fizica radiațiilor.
Problema calculării luminii reflectate de pe planetele Sistemului Solar a fost pusă de astronomul american Henry Norris Russell într-o lucrare influentă din 1916. Combinând ideile din soluția predecesorilor săi - oameni de știință autorizați - Heng a reușit să scrie soluții matematice pentru puterea de reflexie (albedo) și forma curbei de fază și complet pe hârtie și fără a apela la ajutorul unui computer. . Aspectul inovator al acestor soluții este că sunt valabile pentru orice lege de cartografiere, ceea ce înseamnă că pot fi folosite într-un mod foarte general. Momentul definitoriu a venit când omul de știință și-a comparat calculele pe hârtie cu ceea ce au făcut alți cercetători folosind calcule computerizate. Și a fost uimit de cât de bine se potriveau.
Interesant de asemenea:
- Prima misiune ucraineană pe Lună va fi efectuată în 2022
- NASA se pregătește pentru lansarea lui Lusy, prima misiune pe asteroizii troieni
„Nu sunt doar încântat de descoperirea unei noi teorii, ci și de implicațiile sale importante pentru interpretarea datelor”, spune Heng. De exemplu, nava spațială Cassini a măsurat curbele de fază ale lui Jupiter la începutul anilor 2000, dar nu fusese efectuată anterior o analiză aprofundată a acestor date, probabil pentru că calculele erau prea costisitoare din punct de vedere informatic. Folosind noul sistem de soluții, Heng a putut analiza curbele de fază ale lui Cassini și a concluzionat că atmosfera lui Jupiter este plină de nori formați din particule mari, neregulate, de diferite dimensiuni. Acest studiu paralel tocmai a fost publicat în Astrophysical Journal Letters.
Abilitatea de a scrie soluțiile matematice pentru curbele de fază a luminii reflectate pe hârtie înseamnă că acestea pot fi utilizate pentru analiza datelor în câteva secunde. Acest lucru deschide noi moduri de interpretare a datelor care anterior erau imposibile. Heng colaborează cu Pierre Osler-Desrotour de la Observatorul din Paris pentru a generaliza în continuare aceste soluții matematice.
Heng și coautorii săi au demonstrat o nouă modalitate de a analiza curba de fază a exoplanetei Kepler-7b, obținută cu telescopul spațial Kepler. Brett Morris a condus o parte din munca de analiză a datelor. În prezent, aceștia lucrează cu oameni de știință de la telescopul spațial american TESS pentru a analiza datele curbei de fază TESS. Heng prezice că aceste noi soluții vor duce la noi moduri de analiză a datelor curbei de fază de la viitorul telescop spațial James Webb, care este programat să fie lansat în 2021. „Ceea ce mă mulțumește cel mai mult este că aceste soluții matematice vor rămâne relevante mult timp după ce voi fi plecat și, poate, vor intra în manuale standard”, a spus Heng.
Citeste si:
- Astrofizicienii au urmărit pentru prima dată fuziunea stelelor neutronice și a găurilor negre
- Analogul lui Hubble, telescopul SuperBIT, va fi lansat pe un balon în 2022