Il telescopio spaziale James Webb rivela l'universo con una chiarezza straordinaria e senza precedenti.
Quali sono i compiti di Webb?
Inoltre, Webb riceverà il più completoun'idea sugli oggetti della Via Lattea, vale a dire su alcuni dei 5.000 pianeti scoperti nella Galassia. Gli astronomi sfruttano la precisione dell'analisi della luce del telescopio per decifrare l'atmosfera che circonda alcuni di questi mondi vicini. Le proprietà delle loro atmosfere saranno fondamentali per comprendere come si è formato l’esopianeta e se ci sono segni di vita su di esso.
Qual è il problema?
Personale del MITL'Istituto ha condotto un nuovo studio. Gli scienziati ipotizzano che gli strumenti che gli astronomi utilizzano tipicamente per decodificare i segnali luminosi potrebbero non essere abbastanza buoni per interpretare accuratamente i dati del nuovo telescopio. In particolare, i modelli di opacità – strumenti che modellano il modo in cui la luce interagisce con la materia in base alle sue proprietà – potrebbero richiedere una significativa rimessa a punto per corrispondere all’accuratezza dei dati di Webb.
Se questi modelli non sono finalizzati, le proprietàle atmosfere planetarie, come la loro temperatura, pressione e composizione elementare, possono differire di un ordine di grandezza. Ciò significa che gli scienziati sbagliano fatalmente nei loro calcoli.
Illustrazione del telescopio Webb, NASA
C'è una differenza scientificamente significativa tracontenente un composto come l'acqua in una quantità del 5% e del 25%, che i modelli moderni non possono distinguere. Il modello utilizzato dagli scienziati della NASA per decifrare le informazioni spettrali non corrisponde all'accuratezza e alla qualità dei dati ottenuti dal telescopio James Webb. Come hanno notato gli scienziati, è necessario risolvere il problema dell'opacità.
Cos'è l'opacità?
L'opacità è una misura di quanto sia facilei fotoni attraversano il materiale. Come sapete, i fotoni di determinate lunghezze d'onda possono passare direttamente attraverso un materiale, essere assorbiti o riflessi. Tutto dipende da se e come interagiscono con determinate molecole all'interno del materiale. Tali interazioni dipendono anche dalla temperatura e dalla pressione del materiale.
Il modello di opacità funziona in base adiverse ipotesi su come la luce interagisce con la materia. Gli astronomi lo usano per dedurre determinate proprietà di un materiale in base allo spettro della luce emessa dal materiale. Nel contesto degli esopianeti, il modello di opacità consente di decifrare il tipo e abbondanza di sostanze chimiche nell'atmosfera di un pianeta in base alla luce che viene riflessa da esso e che viene catturata dal telescopio.
Cosa sta succedendo adesso?
L’attuale modello di opacità moderno,che il MIT rispetto a un classico strumento di traduzione linguistica “funziona decentemente”. Normalmente decifra i dati spettrali ottenuti da telescopi come il telescopio spaziale Hubble.
Prima foto di JSWT, NASA
“Finora, questa Stele di Rosetta è tutto"Va bene", scrivono gli scienziati. Ma ora che gli scienziati si stanno spostando al “livello successivo”, lavorando con gli strumenti ultraprecisi di Webb, l’attuale processo di traduzione “non catturerà le sottigliezze importanti”. Ad esempio, quelle che distinguono un pianeta adatto alla vita da uno inabitabile.
Che cosa hanno fatto gli scienziati?
In un nuovo studio, i ricercatori del MIT hanno cercatoquali proprietà atmosferiche riceverà il modello se viene personalizzato. L’obiettivo è consentire alcune limitazioni nella comprensione di come interagiscono luce e materia. Di conseguenza, gli scienziati hanno creato otto di questi modelli “perturbati”.
Hanno quindi rifornito ogni modello inclusoversione reale, “spettri sintetici”. Stiamo parlando di modelli di luce che gli scienziati hanno modellato. Sono simili alla precisione che il telescopio James Webb potrebbe registrare.
Cosa hanno scoperto gli scienziati?
Si è scoperto che, sulla base di alcunie gli stessi spettri di luce, ciascun modello perturbato fornisce previsioni su larga scala delle proprietà dell'atmosfera del pianeta. Sulla base della loro analisi, gli scienziati hanno concluso che se i modelli di opacità esistenti fossero applicati agli spettri di luce catturati dal telescopio Webb, avrebbero raggiunto un certo “muro di precisione”. In termini semplici, non saranno abbastanza sensibili per scoprire la temperatura reale del pianeta (300 o 600 gradi Kelvin, 26,85 °C - 326,85 °C) e quale gas occupa il 5% o il 25% dello strato atmosferico.
Questa differenza è importante affinché gli scienziati possano limitare i meccanismi di formazione dei pianeti e identificare in modo affidabile le biofirme.
Il team ha anche scoperto che anche ogni modellofornito un "buon adattamento" ai dati. Ciò significa che anche se il modello perturbato ha fornito la composizione chimica sbagliata, ha generato il suo spettro luminoso. Era abbastanza vicino da "corrispondere" all'originale.
Qual è la linea di fondo?
Ci sono abbastanza parametri che devono essere regolati, anche con il modello sbagliato, per ottenere un buon adattamento. Ciò significa che non puoi sapere con certezza che il modello non è corretto.
Gli scienziati hanno escogitato diverse idee su comemigliorare i modelli di opacità esistenti. Ad esempio, sono necessarie più misurazioni di laboratorio e calcoli teorici per affinare le ipotesi su come interagiscono la luce e le varie molecole. È necessaria anche la collaborazione tra scienziati di diversi settori. In particolare tra astronomi e specialisti della spettroscopia.
Si potrebbe fare molto se sapessimo perfettamente come interagiscono luce e materia.
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Hi-Tech ha tradotto e adattato l'articolo di JenniferLo studio "Studio: gli astronomi rischiano di interpretare male i segnali planetari nei dati di James Webb" di Chu è stato pubblicato su MIT News, un sito che copre notizie sulla ricerca, l'innovazione e l'insegnamento del MIT. L'articolo originale è reperibile al link.
Illustrazione di copertina: Thibaut Roger, Thibaut Roger
Copyright: © CC BY-NC-SA 4.0