يكشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي عن الكون بوضوح مذهل وغير مسبوق.
ما هي مهام Webb؟
وبالإضافة إلى ذلك، سوف يتلقى ويب الأكثر اكتمالافكرة عن أجرام درب التبانة، وبالتحديد عن بعض الكواكب الخمسة آلاف المكتشفة في المجرة. ويستخدم علماء الفلك دقة تحليل ضوء التلسكوب لفك رموز الغلاف الجوي المحيط ببعض هذه العوالم القريبة. وستكون خصائص أغلفتها الجوية أساسية لفهم كيفية تشكل الكوكب الخارجي وما إذا كانت هناك علامات للحياة عليه.
ما المشكلة؟
طاقم معهد ماساتشوستس للتكنولوجياأجرى المعهد دراسة جديدة. ويتكهن العلماء بأن الأدوات التي يستخدمها علماء الفلك عادة لفك تشفير الإشارات الضوئية قد لا تكون جيدة بما يكفي لتفسير بيانات التلسكوب الجديد بدقة. على وجه الخصوص، قد تتطلب نماذج العتامة - وهي الأدوات التي تصمم كيفية تفاعل الضوء مع المادة بناءً على خصائصها - إعادة ضبط كبيرة لتتناسب مع دقة بيانات ويب.
إذا لم يتم الانتهاء من هذه النماذج ، ثم الخصائصيمكن أن تختلف أجواء الكواكب ، مثل درجة حرارتها وضغطها وتركيب عناصرها ، بترتيب من حيث الحجم. هذا يعني أن العلماء مخطئون بشكل قاتل في حساباتهم.
تلسكوب ويب ، وكالة ناسا
هناك فرق كبير من الناحية العلمية بينتحتوي على مركب مثل الماء بنسبة 5% و 25% لا تستطيع النماذج الحديثة تمييزها. النموذج الذي يستخدمه علماء ناسا لفك تشفير المعلومات الطيفية لا يتطابق مع دقة وجودة البيانات التي تم الحصول عليها من تلسكوب جيمس ويب. كما لاحظ العلماء، من الضروري حل مشكلة العتامة.
ما هو العتامة؟
العتامة هي مقياس لمدى سهولة ذلكتمر الفوتونات عبر المادة. كما تعلم، يمكن أن تمر فوتونات ذات أطوال موجية معينة مباشرة عبر المادة، أو تُمتص، أو تنعكس مرة أخرى. كل هذا يتوقف على ما إذا كانت تتفاعل مع جزيئات معينة داخل المادة وكيفية تفاعلها، وتعتمد هذه التفاعلات أيضًا على درجة حرارة المادة وضغطها.
يعمل نموذج العتامة على أساسافتراضات مختلفة حول كيفية تفاعل الضوء مع المادة. ويستخدمه علماء الفلك لاستنتاج خصائص معينة للمادة بناءً على طيف الضوء المنبعث من المادة. وفي سياق الكواكب الخارجية، يسمح نموذج العتامة للمرء بفك نوع و وفرة المواد الكيميائية في الغلاف الجوي للكوكب بناءً على الضوء المنعكس منه والذي يتم التقاطه بواسطة التلسكوب.
ما يحدث الآن؟
نموذج التعتيم الحديث الحالي،والتي قارنها معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بأداة ترجمة اللغة الكلاسيكية "تعمل بشكل لائق". يقوم عادةً بفك تشفير البيانات الطيفية التي يتم الحصول عليها بواسطة التلسكوبات مثل تلسكوب هابل الفضائي.
أول صورة لـ JSWT ، ناسا
"حتى الآن، حجر رشيد هذا هو كل شيء"حسنا"، يكتب العلماء. ولكن الآن بعد أن انتقل العلماء إلى "المستوى التالي"، حيث يعملون باستخدام أدوات ويب فائقة الدقة، فإن عملية الترجمة الحالية "لن تلتقط التفاصيل الدقيقة المهمة". على سبيل المثال، تلك التي تميز الكوكب المناسب للحياة عن الكوكب غير الصالح للسكن.
ماذا فعل العلماء؟
في دراسة جديدة، بحث باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT).ما هي خصائص الغلاف الجوي التي سيحصل عليها النموذج إذا تم تخصيصه. الهدف هو السماح ببعض القيود في فهم كيفية تفاعل الضوء والمادة. ونتيجة لذلك، أنشأ العلماء ثمانية نماذج "مضطربة".
ثم قاموا بتخزين كل نموذج بما في ذلكالنسخة الحقيقية، "الأطياف الاصطناعية". نحن نتحدث عن أنماط الضوء التي صاغها العلماء. وهي تشبه الدقة التي يمكن أن يسجلها تلسكوب جيمس ويب.
ماذا اكتشف العلماء؟
وتبين أنه بناء على بعضونفس أطياف الضوء، يقدم كل نموذج مضطرب تنبؤات واسعة النطاق لخصائص الغلاف الجوي للكوكب. وبناءً على تحليلهم، خلص العلماء إلى أنه إذا تم تطبيق نماذج العتامة الحالية على أطياف الضوء التي التقطها تلسكوب ويب، فإنها ستصل إلى "جدار دقة" معين. بعبارات بسيطة، لن تكون لديهم حساسية كافية لمعرفة درجة الحرارة الحقيقية للكوكب (300 أو 600 درجة كلفن، 26.85 درجة مئوية - 326.85 درجة مئوية) وما هو الغاز الذي يشغل 5% أو 25% من طبقة الغلاف الجوي.
يعد هذا الاختلاف مهمًا حتى يتمكن العلماء من تقييد آليات تكوين الكوكب وتحديد البصمات الحيوية بشكل موثوق.
وجد الفريق أيضًا أن كل نموذج أيضًاقدمت "ملاءمة جيدة" للبيانات. هذا يعني أنه حتى لو قدم النموذج المضطرب تركيبة كيميائية خاطئة ، فإنه يولد طيف الضوء الخاص به. كانت قريبة بما يكفي "لتتوافق" مع الأصل.
ما هو الحد الأدنى؟
هناك ما يكفي من المعلمات التي تحتاج إلى تعديل، حتى مع النموذج الخاطئ، للحصول على ملاءمة جيدة. هذا يعني أنه لا يمكنك التأكد من أن النموذج غير صحيح.
لقد توصل العلماء إلى عدة أفكار حول كيفية القيام بذلكتحسين نماذج العتامة الموجودة. على سبيل المثال، يجب إجراء المزيد من القياسات المعملية والحسابات النظرية لتحسين الافتراضات حول كيفية تفاعل الضوء والجزيئات المختلفة. التعاون بين العلماء من مختلف المجالات ضروري أيضًا. على وجه الخصوص، بين علماء الفلك والمتخصصين في التحليل الطيفي.
يمكن فعل الكثير إذا عرفنا تمامًا كيفية تفاعل الضوء والمادة.
قراءة المزيد:
"اللزوجة الزرقاء" الغامضة في قاع البحر تحير العلماء
مولد مطور لمزارع الرياح بدون مغناطيسات باهظة الثمن
انظر إلى ظاهرة مستحيلة على كوكب المريخ
قامت شركة Hi-Tech بترجمة مقالة جنيفر وتعديلهادراسة تشو: علماء الفلك يخاطرون بإساءة تفسير إشارات الكواكب في بيانات جيمس ويب، المنشورة في أخبار معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وهو موقع يغطي الأخبار حول أبحاث معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والابتكار والتدريس. المقال الأصلي يمكن العثور عليه على الرابط.
الرسم التوضيحي للغلاف: ثيبوت روجر ، تيبو روجر
حقوق النشر: © CC BY-NC-SA 4.0