ジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡は、驚くほど前例のない鮮明さで宇宙を明らかにします。
Webb のタスクは何ですか?
さらに、Webb は最も完全な情報を受け取ります。天の川天体、つまり銀河系で発見された 5,000 個の惑星の一部に関するアイデア。天文学者は望遠鏡の光分析の精度を利用して、これらの近隣世界のいくつかを取り囲む大気を解読しています。それらの大気の特性は、系外惑星がどのように形成されたのか、そしてそこに生命の兆候があるかどうかを理解するための鍵となります。
何が問題ですか？
MITスタッフ同研究所は新たな研究を実施した。科学者たちは、天文学者が光信号を解読するために通常使用するツールは、新しい望遠鏡のデータを正確に解釈するには十分ではないのではないかと推測しています。特に、不透明度モデル (光がその特性に基づいて物質とどのように相互作用するかをモデル化するツール) は、Webb のデータの精度に合わせるために大幅な再調整が必要になる場合があります。
これらのモデルがファイナライズされていない場合、プロパティ温度、圧力、元素組成などの惑星の大気は、桁違いに異なる場合があります。これは、科学者の計算が致命的に間違っていることを意味します。
ウェッブ望遠鏡のイラスト、NASA
間には科学的に有意な違いがある水などの化合物が 5% と 25% 含まれていますが、最新のモデルでは区別できません。 NASA の科学者がスペクトル情報を解読するために使用するモデルは、ジェームズ ウェッブ望遠鏡から得られたデータの精度と品質と一致しません。科学者が指摘したように、不透明性の問題を解決する必要があります。
不透明度とは
不透明度はそれがどれだけ簡単かを示す尺度です光子は物質を通過します。ご存知のとおり、特定の波長の光子は、材料を直接通過したり、吸収されたり、反射されたりすることがあります。それはすべて、それらが材料内の特定の分子と相互作用するかどうか、またどのように相互作用するかによって決まり、そのような相互作用は材料の温度と圧力にも依存します。
不透明度モデルは以下に基づいて機能します。光が物質とどのように相互作用するかについてのさまざまな仮定。天文学者は、物質が発する光のスペクトルに基づいて物質の特定の特性を推測するためにこれを使用します。系外惑星の場合、不透明度モデルを使用すると、その種類と性質を解読できます。惑星から反射され、望遠鏡で捉えられた光に基づいて、惑星の大気中に存在する化学物質の量を調べます。
今何が起こっているのですか？
現在の最新の不透明度モデルは、MIT は、これを古典的な言語翻訳ツールと比較して、「きちんと機能する」と評価しました。通常は、ハッブル宇宙望遠鏡などの望遠鏡によって取得されたスペクトル データを解読します。
JSWT、NASA の最初の写真
「今のところ、このロゼッタストーンは全部です」「わかりました」と科学者たちは書いています。しかし現在、科学者たちはウェブの超精密機器を使用して「次のレベル」に移行しており、現在の翻訳プロセスでは「重要な微妙な点が捉えられない」という。たとえば、生命に適した惑星と居住不可能な惑星を区別するものです。
科学者たちは何をしましたか？
新しい研究で、MITの研究者は次のことを探しました。カスタマイズされた場合にモデルが受け取る大気特性。目標は、光と物質がどのように相互作用するかを理解する際に、一定の制限を許容することです。その結果、科学者たちはそのような「摂動」モデルを 8 つ作成しました。
その後、以下を含む各モデルを在庫しました。本当のバージョン、「合成スペクトル」。私たちは科学者がモデル化した光のパターンについて話しています。これらは、ジェームズ ウェッブ望遠鏡が記録できる精度と同様です。
科学者たちは何を知りましたか？
いくつかの情報に基づいて、次のことが判明しました同じ光のスペクトルを使用して、各摂動モデルは惑星の大気の特性の大規模な予測を提供します。科学者らは分析に基づいて、既存の不透明度モデルをウェッブ望遠鏡で捉えた光スペクトルに適用すると、一定の「精度の壁」に達すると結論づけた。簡単に言うと、惑星の実際の温度 (300 または 600 ケルビン、26.85 °C ～ 326.85 °C) や、大気層の 5% または 25% を占めるガスを知るほどの感度はありません。
この違いは、科学者が惑星形成メカニズムを制約し、バイオシグネチャーを確実に特定できるようにするために重要です。
チームはまた、各モデルもデータに「よく適合」しました。これは、摂動モデルが間違った化学組成を提供したとしても、その光スペクトルを生成したことを意味します。原作に「対応」するほどに近かった。
一番下の行は何ですか？
適切な適合を得るには、たとえ間違ったモデルであっても、調整する必要があるパラメータが十分にあります。これは、モデルが間違っているかどうかを確実に知ることができないことを意味します。
科学者たちは、その方法についていくつかのアイデアを考え出しました。既存の不透明度モデルを改善します。たとえば、光とさまざまな分子がどのように相互作用するかについての仮定を洗練するには、追加の実験室測定と理論計算を実行する必要があります。異なる分野の科学者間の協力も必要です。特に、天文学者と分光学の専門家の間で。
光と物質がどのように相互作用するかを完全に知っていれば、多くのことができるでしょう。
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Hi-Tech がジェニファーの記事を翻訳および翻案しましたMIT の研究、イノベーション、教育に関するニュースを扱うサイト、MIT News に掲載された Chu 氏の「研究: 天文学者はジェームズ ウェッブ データの惑星信号を誤解するリスクがある」。元の記事はリンクからご覧いただけます。
表紙イラスト：ティボー・ロジェ、ティボー・ロジェ
著作権:© CC BY-NC-SA 4.0