Космическият телескоп Джеймс Уеб разкрива вселената в зашеметяваща, безпрецедентна яснота.
Какви са задачите на Webb?
Освен това Webb ще получи най-пълнатапредстава за обектите на Млечния път, а именно за някои от 5 000 планети, открити в галактиката. Астрономите използват прецизността на анализа на светлината на телескопа, за да дешифрират атмосферата около някои от тези близки светове. Свойствата на техните атмосфери ще бъдат ключови за разбирането как се е образувала екзопланетата и дали има признаци на живот на нея.
Какъв е проблемът?
Персонал на MITИнститутът проведе ново проучване. Учените спекулират, че инструментите, които астрономите обикновено използват за декодиране на светлинни сигнали, може да не са достатъчно добри, за да интерпретират точно данните от новия телескоп. По-специално, моделите на непрозрачност - инструменти, които моделират как светлината взаимодейства с материята въз основа на нейните свойства - може да изискват значително пренастройване, за да съответстват на точността на данните на Webb.
Ако тези модели не са финализирани, тогава имотитепланетарните атмосфери, като тяхната температура, налягане и елементен състав, могат да се различават с порядък. Това означава, че учените фатално грешат в изчисленията си.
Илюстрация на телескоп Webb, НАСА
Има научно значима разлика междусъдържащи съединение като вода в количество от 5% и 25%, което съвременните модели не могат да различат. Моделът, който учените от НАСА използват за дешифриране на спектрална информация, не съответства на точността и качеството на данните, получени от телескопа Джеймс Уеб. Както отбелязват учените, е необходимо да се реши проблемът с непрозрачността.
Какво е непрозрачност?
Непрозрачността е мярка за това колко лесно ефотоните преминават през материала. Както знаете, фотони с определени дължини на вълната могат да преминат директно през материал, да бъдат абсорбирани или отразени обратно. Всичко зависи от това дали и как те взаимодействат с определени молекули в материала. Такива взаимодействия също зависят от температурата и налягането на материала.
Моделът на непрозрачност работи въз основа наразлични предположения за това как светлината взаимодейства с материята. Астрономите го използват, за да направят извод за определени свойства на даден материал въз основа на спектъра на светлината, излъчвана от материала. В контекста на екзопланетите моделът на непрозрачност позволява да се дешифрира типът и изобилие от химикали в атмосферата на планетата въз основа на светлината, която се отразява от нея и която се улавя от телескопа.
Какво се случва сега?
Настоящият модерен модел на непрозрачност,което MIT в сравнение с инструмент за превод на класически език „работи прилично“. Обикновено той дешифрира спектрални данни, получени от телескопи като космическия телескоп Хъбъл.
Първа снимка на JSWT, НАСА
„Засега този камък от Розета е всичко„добре“, пишат учените. Но сега, когато учените преминават към „следващото ниво“, работейки с ултра-прецизните инструменти на Webb, настоящият процес на превод „няма да улови важните тънкости“. Например тези, които отличават подходяща за живот планета от необитаема.
Какво са направили учените?
В ново проучване изследователите на MIT потърсихакакви атмосферни свойства ще получи моделът, ако бъде персонализиран. Целта е да се допуснат определени ограничения в разбирането на взаимодействието на светлината и материята. В резултат на това учените създадоха осем такива „обезпокоени“ модела.
След това заредиха всеки модел включителнореална версия, „синтетични спектри“. Говорим за модели на светлина, които учените са моделирали. Те са подобни на точността, която телескопът James Webb може да регистрира.
Какво откриха учените?
Оказа се, че въз основа на някоии същите светлинни спектри, всеки смутен модел предоставя широкомащабни прогнози за свойствата на атмосферата на планетата. Въз основа на техния анализ учените заключиха, че ако съществуващите модели на непрозрачност се приложат към спектрите на светлината, заснети от телескопа Webb, те ще достигнат определена „стена на точност“. С прости думи, те няма да са достатъчно чувствителни, за да открият реалната температура на планетата (300 или 600 градуса по Келвин, 26,85 °C - 326,85 °C) и какъв газ заема 5% или 25% от атмосферния слой.
Тази разлика е важна, за да могат учените да ограничат механизмите за формиране на планетата и надеждно да идентифицират биосигнатурите.
Екипът установи също, че всеки модел същоосигури „добро съответствие“ с данните. Това означава, че дори ако смущеният модел предостави грешен химичен състав, той генерира своя светлинен спектър. Беше достатъчно близо, за да "отговаря" на оригинала.
Какъв е долният ред?
Има достатъчно параметри, които трябва да се коригират, дори и при грешния модел, за да стане добре. Това означава, че не можете да знаете със сигурност, че моделът е неправилен.
Учените са измислили няколко идеи какподобряване на съществуващите модели на непрозрачност. Например, трябва да се направят повече лабораторни измервания и теоретични изчисления, за да се прецизират предположенията за това как светлината и различните молекули взаимодействат. Необходимо е и сътрудничество между учени от различни области. По-специално между астрономи и специалисти по спектроскопия.
Можеше да се направи много, ако знаехме перфектно как си взаимодействат светлината и материята.
Прочетете още:
Мистериозна „синя слуз“ на дъното на морето озадачава учените
Разработен генератор за вятърни паркове без скъпи магнити
Вижте един феномен, който е просто невъзможен на Марс
Hi-Tech преведе и адаптира статията на Дженифър„Проучване на Чу: Астрономите рискуват да интерпретират погрешно планетарни сигнали в данните на Джеймс Уеб“, публикувано в MIT News, сайт, отразяващ новини за изследванията, иновациите и преподаването на MIT. Оригиналната статия можете да намерите на линка.
Илюстрация на корицата: Thibaut Roger, Thibaut Roger
Авторско право: © CC BY-NC-SA 4.0