Svemirski teleskop James Webb otkriva svemir u zapanjujućoj jasnoći bez presedana.
Koji su Webbovi zadaci?
Osim toga, Webb će dobiti najpotpunijeideju o objektima Mliječne staze, odnosno o nekima od 5 000 planeta otkrivenih u galaksiji. Astronomi koriste preciznost analize svjetlosti teleskopa kako bi dešifrirali atmosferu koja okružuje neke od ovih obližnjih svjetova. Svojstva njihove atmosfere bit će ključna za razumijevanje kako je egzoplanet nastao i ima li na njemu znakova života.
U čemu je problem?
Osoblje MIT-aInstitut je proveo novu studiju. Znanstvenici nagađaju da alati koje astronomi obično koriste za dekodiranje svjetlosnih signala možda nisu dovoljno dobri za točno tumačenje podataka novog teleskopa. Konkretno, modeli neprozirnosti - alati koji modeliraju interakciju svjetlosti s materijom na temelju njezinih svojstava - mogu zahtijevati značajno ponovno podešavanje kako bi odgovarali točnosti Webbovih podataka.
Ako ti modeli nisu finalizirani, onda svojstvaplanetarne atmosfere, kao što su njihova temperatura, tlak i elementarni sastav, mogu se razlikovati za red veličine. To znači da znanstvenici fatalno griješe u svojim izračunima.
Ilustracija teleskopa Webb, NASA
Postoji znanstveno značajna razlika izmeđukoji sadrži spoj kao što je voda u količini od 5% i 25%, što moderni modeli ne mogu razlikovati. Model koji NASA-ini znanstvenici koriste za dešifriranje spektralnih informacija ne odgovara točnosti i kvaliteti podataka dobivenih iz teleskopa James Webb. Kao što su primijetili znanstvenici, potrebno je riješiti problem neprozirnosti.
Što je neprozirnost?
Neprozirnost je mjera koliko je lakofotoni prolaze kroz materijal. Kao što znate, fotoni određenih valnih duljina mogu proći izravno kroz materijal, biti apsorbirani ili reflektirani natrag. Sve ovisi o tome hoće li i kako djelovati s određenim molekulama unutar materijala. Takve interakcije također ovise o temperaturi i tlaku materijala.
Model neprozirnosti funkcionira na temeljurazličite pretpostavke o tome kako svjetlost stupa u interakciju s materijom. Astronomi ga koriste za zaključivanje određenih svojstava materijala na temelju spektra svjetlosti koju emitira materijal. U kontekstu egzoplaneta, model neprozirnosti omogućuje dešifriranje vrste i obilje kemikalija u atmosferi planeta na temelju svjetlosti koja se od nje reflektira i koju hvata teleskop.
Što se događa sada?
Trenutačni moderni model neprozirnosti,koji MIT uspoređuje s klasičnim alatom za prevođenje jezika, "pristojno radi". Obično dešifrira spektralne podatke dobivene teleskopima kao što je svemirski teleskop Hubble.
Prva fotografija JSWT-a, NASA
“Zasad je ovaj kamen iz Rosette sve"u redu", pišu znanstvenici. Ali sada kada znanstvenici prelaze na "sljedeću razinu", radeći s Webbovim ultra-preciznim instrumentima, trenutni proces prevođenja "neće obuhvatiti važne suptilnosti". Na primjer, one koje razlikuju planet pogodan za život od nenastanjivog.
Što su znanstvenici učinili?
U novoj studiji istraživači MIT-a tražili sukoja atmosferska svojstva će model dobiti ako se prilagodi. Cilj je omogućiti određena ograničenja u razumijevanju interakcije svjetlosti i materije. Kao rezultat toga, znanstvenici su stvorili osam takvih "poremećenih" modela.
Zatim su spremili svaki model uključujućistvarna verzija, “sintetički spektri”. Govorimo o uzorcima svjetlosti koje su znanstvenici modelirali. Slične su točnosti koju je mogao zabilježiti teleskop James Webb.
Što su znanstvenici otkrili?
Pokazalo se da je, na temelju nekihi istim svjetlosnim spektrima, svaki poremećeni model daje velika predviđanja svojstava atmosfere planeta. Na temelju svoje analize, znanstvenici su zaključili da bi, kada bi se postojeći modeli neprozirnosti primijenili na svjetlosne spektre snimljene teleskopom Webb, dosegli određeni "zid točnosti". Jednostavno rečeno, neće biti dovoljno osjetljivi da saznaju stvarnu temperaturu planeta (300 ili 600 stupnjeva Kelvina, 26,85 °C - 326,85 °C) i koji plin zauzima 5% ili 25% atmosferskog sloja.
Ova razlika je važna kako bi znanstvenici mogli ograničiti mehanizme formiranja planeta i pouzdano identificirati biosignature.
Tim je također otkrio da svaki model takođerosigurao "dobro uklapanje" u podatke. To znači da čak i ako je poremećeni model dao pogrešan kemijski sastav, generirao je njegov svjetlosni spektar. Bilo je dovoljno blizu da "odgovara" originalu.
Koji je zaključak?
Postoji dovoljno parametara koje je potrebno prilagoditi, čak i kod pogrešnog modela, kako bi se dobro uklopio. To znači da ne možete sa sigurnošću znati je li model neispravan.
Znanstvenici su došli do nekoliko ideja o tome kakopoboljšati postojeće modele neprozirnosti. Na primjer, potrebna su dodatna laboratorijska mjerenja i teoretski izračuni kako bi se pročistile pretpostavke o tome kako svjetlost i različite molekule međusobno djeluju. Nužna je i suradnja znanstvenika iz različitih područja. Konkretno, između astronoma i stručnjaka za spektroskopiju.
Mnogo bi se moglo učiniti kada bismo savršeno znali kako svjetlost i materija međusobno djeluju.
Čitaj više:
Tajanstvena 'plava šlaj' na dnu mora zbunjuje znanstvenike
Razvijen generator za vjetroelektrane bez skupih magneta
Pogledajte fenomen koji je jednostavno nemoguć na Marsu
Hi-Tech je preveo i prilagodio Jenniferin članakChuova "Studija: Astronomi riskiraju krivo tumačenje planetarnih signala u podacima Jamesa Webba", objavljena u MIT News, stranici koja pokriva vijesti o istraživanju, inovacijama i podučavanju MIT-a. Izvorni članak nalazi se na poveznici.
Naslovna ilustracija: Thibaut Roger, Thibaut Roger
Autorska prava: © CC BY-NC-SA 4.0