Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb αποκαλύπτει το σύμπαν με εκπληκτική, άνευ προηγουμένου διαύγεια.
Ποιες είναι οι εργασίες του Webb;
Επιπλέον, ο Webb θα λάβει την πιο πλήρημια ιδέα για τα αντικείμενα του Γαλαξία, συγκεκριμένα για μερικούς από τους 5 000 πλανήτες που ανακαλύφθηκαν στον Γαλαξία. Οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν την ακρίβεια της ανάλυσης φωτός του τηλεσκοπίου για να αποκρυπτογραφήσουν την ατμόσφαιρα που περιβάλλει μερικούς από αυτούς τους κοντινούς κόσμους. Οι ιδιότητες της ατμόσφαιράς τους θα είναι βασικές για την κατανόηση του πώς σχηματίστηκε ο εξωπλανήτης και αν υπάρχουν σημάδια ζωής σε αυτόν.
Ποιο είναι το πρόβλημα?
Προσωπικό του MITΤο Ινστιτούτο διεξήγαγε μια νέα μελέτη. Οι επιστήμονες εικάζουν ότι τα εργαλεία που χρησιμοποιούν συνήθως οι αστρονόμοι για την αποκωδικοποίηση των φωτεινών σημάτων μπορεί να μην είναι αρκετά καλά για να ερμηνεύσουν με ακρίβεια τα δεδομένα του νέου τηλεσκοπίου. Ειδικότερα, τα μοντέλα αδιαφάνειας - εργαλεία που μοντελοποιούν τον τρόπο με τον οποίο το φως αλληλεπιδρά με την ύλη με βάση τις ιδιότητές του - μπορεί να απαιτούν σημαντικό επανασυντονισμό για να ταιριάζουν με την ακρίβεια των δεδομένων του Webb.
Εάν αυτά τα μοντέλα δεν οριστικοποιηθούν, τότε οι ιδιότητεςΟι πλανητικές ατμόσφαιρες, όπως η θερμοκρασία, η πίεση και η στοιχειακή τους σύνθεση, μπορεί να διαφέρουν κατά μια τάξη μεγέθους. Αυτό σημαίνει ότι οι επιστήμονες κάνουν μοιραία λάθος στους υπολογισμούς τους.
Απεικόνιση τηλεσκοπίου Webb, NASA
Υπάρχει μια επιστημονικά σημαντική διαφορά μεταξύπου περιέχει μια ένωση όπως το νερό σε ποσότητα 5% και 25%, την οποία τα σύγχρονα μοντέλα δεν μπορούν να διακρίνουν. Το μοντέλο που χρησιμοποιούν οι επιστήμονες της NASA για να αποκρυπτογραφήσουν φασματικές πληροφορίες δεν ταιριάζει με την ακρίβεια και την ποιότητα των δεδομένων που λαμβάνονται από το τηλεσκόπιο James Webb. Όπως σημείωσαν οι επιστήμονες, είναι απαραίτητο να λυθεί το πρόβλημα της αδιαφάνειας.
Τι είναι η αδιαφάνεια;
Η αδιαφάνεια είναι ένα μέτρο του πόσο εύκολο είναιφωτόνια περνούν μέσα από το υλικό. Όπως γνωρίζετε, φωτόνια ορισμένων μηκών κύματος μπορούν να περάσουν απευθείας μέσα από ένα υλικό, να απορροφηθούν ή να ανακληθούν πίσω. Όλα εξαρτώνται από το αν και πώς αλληλεπιδρούν με ορισμένα μόρια μέσα στο υλικό Τέτοιες αλληλεπιδράσεις εξαρτώνται επίσης από τη θερμοκρασία και την πίεση του υλικού.
Το μοντέλο αδιαφάνειας λειτουργεί με βάσηδιαφορετικές υποθέσεις για το πώς αλληλεπιδρά το φως με την ύλη. Οι αστρονόμοι το χρησιμοποιούν για να συμπεράνουν ορισμένες ιδιότητες ενός υλικού με βάση το φάσμα του φωτός που εκπέμπεται από το υλικό. Στο πλαίσιο των εξωπλανητών, το μοντέλο αδιαφάνειας επιτρέπει σε κάποιον να αποκρυπτογραφήσει τον τύπο και αφθονία χημικών ουσιών στην ατμόσφαιρα ενός πλανήτη με βάση το φως που αντανακλάται από αυτόν και το οποίο συλλαμβάνεται από το τηλεσκόπιο.
Τι συμβαίνει τώρα;
Το τρέχον σύγχρονο μοντέλο αδιαφάνειας,το οποίο το MIT συνέκρινε με ένα κλασικό εργαλείο μετάφρασης γλώσσας, «λειτουργεί αξιοπρεπώς». Συνήθως αποκρυπτογραφεί φασματικά δεδομένα που λαμβάνονται από τηλεσκόπια όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble.
Πρώτη φωτογραφία του JSWT, NASA
«Μέχρι στιγμής, αυτή η πέτρα της Ροζέτας είναι όλη«Εντάξει», γράφουν οι επιστήμονες. Αλλά τώρα που οι επιστήμονες κινούνται στο «επόμενο επίπεδο», δουλεύοντας με τα εξαιρετικά ακριβή όργανα του Webb, η τρέχουσα διαδικασία μετάφρασης «δεν θα καταγράψει τις σημαντικές λεπτές αποχρώσεις». Για παράδειγμα, αυτά που διακρίνουν έναν πλανήτη κατάλληλο για ζωή από έναν μη κατοικήσιμο.
Τι έχουν κάνει οι επιστήμονες;
Σε μια νέα μελέτη, οι ερευνητές του MIT αναζήτησανποιες ατμοσφαιρικές ιδιότητες θα λάβει το μοντέλο εάν προσαρμοστεί. Ο στόχος είναι να επιτραπούν ορισμένοι περιορισμοί στην κατανόηση του πώς αλληλεπιδρούν το φως και η ύλη. Ως αποτέλεσμα, οι επιστήμονες δημιούργησαν οκτώ τέτοια «διαταραγμένα» μοντέλα.
Στη συνέχεια προμηθεύτηκαν κάθε μοντέλο συμπεριλαμβανομένουπραγματική έκδοση, «συνθετικά φάσματα». Μιλάμε για μοτίβα φωτός που έχουν διαμορφώσει οι επιστήμονες. Είναι παρόμοια με την ακρίβεια που μπορούσε να καταγράψει το τηλεσκόπιο James Webb.
Τι ανακάλυψαν οι επιστήμονες;
Αποδείχθηκε ότι, βάσει ορισμένωνκαι τα ίδια φάσματα φωτός, κάθε διαταραγμένο μοντέλο παρέχει μεγάλης κλίμακας προβλέψεις για τις ιδιότητες της ατμόσφαιρας του πλανήτη. Με βάση την ανάλυσή τους, οι επιστήμονες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι εάν τα υπάρχοντα μοντέλα αδιαφάνειας εφαρμόζονταν στα φάσματα φωτός που συλλαμβάνονταν από το τηλεσκόπιο Webb, θα έφταναν σε ένα συγκεκριμένο «τοίχο ακρίβειας». Με απλά λόγια, δεν θα είναι αρκετά ευαίσθητα για να μάθουν την πραγματική θερμοκρασία του πλανήτη (300 ή 600 βαθμοί Kelvin, 26,85 °C - 326,85 °C) και ποιο αέριο καταλαμβάνει το 5% ή το 25% του ατμοσφαιρικού στρώματος .
Αυτή η διαφορά είναι σημαντική ώστε οι επιστήμονες να μπορούν να περιορίσουν τους μηχανισμούς σχηματισμού πλανητών και να προσδιορίσουν αξιόπιστα τις βιουπογραφές.
Η ομάδα διαπίστωσε επίσης ότι κάθε μοντέλο επίσηςπαρείχε μια «καλή προσαρμογή» στα δεδομένα. Αυτό σημαίνει ότι ακόμα κι αν το διαταραγμένο μοντέλο παρείχε λάθος χημική σύνθεση, δημιούργησε το φάσμα φωτός του. Ήταν αρκετά κοντά ώστε να «αντιστοιχεί» στο πρωτότυπο.
Ποια είναι η κατώτατη γραμμή;
Υπάρχουν αρκετές παράμετροι που πρέπει να προσαρμοστούν, ακόμα και με λάθος μοντέλο, για να έχουν καλή εφαρμογή. Αυτό σημαίνει ότι δεν μπορείτε να γνωρίζετε με βεβαιότητα ότι το μοντέλο είναι λανθασμένο.
Οι επιστήμονες έχουν καταλήξει σε διάφορες ιδέες για το πώςβελτιώστε τα υπάρχοντα μοντέλα αδιαφάνειας. Για παράδειγμα, πρέπει να γίνουν πρόσθετες εργαστηριακές μετρήσεις και θεωρητικοί υπολογισμοί για να βελτιωθούν οι υποθέσεις σχετικά με το πώς αλληλεπιδρούν το φως και τα διάφορα μόρια. Είναι επίσης απαραίτητη η συνεργασία μεταξύ επιστημόνων από διαφορετικούς τομείς. Ειδικότερα, μεταξύ αστρονόμων και ειδικών στη φασματοσκοπία.
Πολλά θα μπορούσαν να γίνουν αν γνωρίζαμε τέλεια πώς αλληλεπιδρούν το φως και η ύλη.
Διαβάστε περισσότερα:
Μυστηριώδες «μπλε γκού» στον βυθό της θάλασσας μπερδεύει τους επιστήμονες
Αναπτύχθηκε γεννήτρια για αιολικά πάρκα χωρίς ακριβούς μαγνήτες
Δείτε ένα φαινόμενο που είναι απλά αδύνατο στον Άρη
Η Hi-Tech μετέφρασε και προσάρμοσε το άρθρο της JenniferΗ «Μελέτη: Οι αστρονόμοι κινδυνεύουν να παρερμηνεύσουν τα πλανητικά σήματα στα δεδομένα του James Webb», που δημοσιεύτηκε στο MIT News, έναν ιστότοπο που καλύπτει ειδήσεις σχετικά με την έρευνα, την καινοτομία και τη διδασκαλία του MIT. Το πρωτότυπο άρθρο βρίσκεται στον σύνδεσμο.
Εικονογράφηση εξωφύλλου: Thibaut Roger, Thibaut Roger
Πνευματικά δικαιώματα: © CC BY-NC-SA 4.0