James Webb kosminis teleskopas atskleidžia visatą nuostabiu, precedento neturinčiu aiškumu.
Kokios yra Webb užduotys?
Be to, Webb gaus išsamiausiąidėja apie paukščių tako objektus, būtent apie kai kurias iš 5 000 planetų, atrastų Galaktikoje. Astronomai naudoja teleskopo šviesos analizės tikslumą, kad iššifruotų kai kuriuos iš šių netoliese esančių pasaulių supančią atmosferą. Jų atmosferos savybės bus labai svarbios norint suprasti, kaip susiformavo egzoplaneta ir ar joje yra gyvybės ženklų.
Kokia problema?
MIT darbuotojaiInstitutas atliko naują tyrimą. Mokslininkai spėja, kad įrankiai, kuriuos astronomai paprastai naudoja šviesos signalams iššifruoti, gali būti nepakankami, kad būtų galima tiksliai interpretuoti naujojo teleskopo duomenis. Visų pirma, neskaidrumo modelius – įrankius, modeliuojančius, kaip šviesa sąveikauja su medžiaga, remiantis jos savybėmis – gali prireikti gerokai perreguliuoti, kad atitiktų Webb duomenų tikslumą.
Jei šie modeliai nėra baigti, tada savybėsplanetų atmosferos, tokios kaip jų temperatūra, slėgis ir elementų sudėtis, gali skirtis pagal dydį. Tai reiškia, kad mokslininkai lemtingai klysta savo skaičiavimuose.
Webb teleskopo iliustracija, NASA
Yra moksliškai reikšmingas skirtumas tarpkurių sudėtyje yra 5% ir 25% tokio junginio kaip vanduo, kurio šiuolaikiniai modeliai negali atskirti. Modelis, kurį NASA mokslininkai naudoja spektrinei informacijai iššifruoti, neatitinka duomenų, gautų iš James Webb teleskopo, tikslumo ir kokybės. Kaip pažymėjo mokslininkai, būtina išspręsti neskaidrumo problemą.
Kas yra neskaidrumas?
Nepermatomumas yra matas, kaip tai lengva padarytifotonai praeina per medžiagą. Kaip žinote, tam tikro bangos ilgio fotonai gali prasiskverbti tiesiai per medžiagą, būti absorbuojami arba atsispindėti atgal. Viskas priklauso nuo to, ar ir kaip jie sąveikauja su tam tikromis medžiagos molekulėmis. Tokia sąveika taip pat priklauso nuo medžiagos temperatūros ir slėgio.
Nepermatomumo modelis veikia remiantisskirtingos prielaidos apie tai, kaip šviesa sąveikauja su materija. Astronomai jį naudoja siekdami nustatyti tam tikras medžiagos savybes pagal medžiagos skleidžiamos šviesos spektrą. Egzoplanetų kontekste neskaidrumo modelis leidžia iššifruoti tipą ir Cheminių medžiagų gausa planetos atmosferoje, pagrįsta šviesa, kuri atsispindi nuo jos ir kurią užfiksuoja teleskopas.
Kas dabar vyksta?
Dabartinis modernus neskaidrumo modelis,kurį MIT palygino su klasikiniu kalbos vertimo įrankiu, „veikia tinkamai“. Paprastai jis iššifruoja spektrinius duomenis, gautus teleskopais, tokiais kaip Hablo kosminis teleskopas.
Pirmoji JSWT, NASA nuotrauka
„Kol kas šis Rosetta akmuo yra viskas„Gerai“, – rašo mokslininkai. Tačiau dabar, kai mokslininkai pereina į „kitą lygį“, dirbdami su itin tiksliais Webb instrumentais, dabartinis vertimo procesas „nepatrauks svarbių subtilybių“. Pavyzdžiui, tie, kurie skiria gyvybei tinkamą planetą nuo netinkamos gyventi.
Ką padarė mokslininkai?
Naujame tyrime MIT mokslininkai ieškojokokias atmosferos savybes modelis gaus, jei jis bus pritaikytas. Tikslas yra leisti tam tikrus apribojimus suprasti, kaip šviesa ir materija sąveikauja. Dėl to mokslininkai sukūrė aštuonis tokius „sutrikdomus“ modelius.
Tada jie aprūpino kiekvieną modelį, įskaitanttikroji versija, „sintetiniai spektrai“. Mes kalbame apie šviesos modelius, kuriuos sumodeliavo mokslininkai. Jie yra panašūs į James Webb teleskopo įrašymo tikslumą.
Ką sužinojo mokslininkai?
Paaiškėjo, kad remiantis kai kuriaisir tie patys šviesos spektrai, kiekvienas sutrikęs modelis suteikia plataus masto prognozes apie planetos atmosferos savybes. Remdamiesi savo analize, mokslininkai padarė išvadą, kad jei esami neskaidrumo modeliai būtų taikomi Webb teleskopo užfiksuotiems šviesos spektrams, jie pasiektų tam tikrą „tikslumo sieną“. Paprastais žodžiais tariant, jie nebus pakankamai jautrūs, kad sužinotų tikrąją planetos temperatūrą (300 arba 600 laipsnių Kelvino, 26,85 °C – 326,85 °C) ir kokios dujos užima 5% ar 25% atmosferos sluoksnio.
Šis skirtumas yra svarbus, kad mokslininkai galėtų apriboti planetų formavimosi mechanizmus ir patikimai nustatyti biologinius ženklus.
Komanda taip pat nustatė, kad kiekvienas modelis taip pat„gerai atitiko“ duomenis. Tai reiškia, kad net jei sutrikęs modelis pateikė neteisingą cheminę sudėtį, jis sukūrė savo šviesos spektrą. Jis buvo pakankamai arti, kad „atitiktų“ originalą.
Kokia esmė?
Yra pakankamai parametrų, kuriuos reikia pakoreguoti, net ir su netinkamu modeliu, kad jis būtų tinkamas. Tai reiškia, kad negalite tiksliai žinoti, ar modelis yra neteisingas.
Mokslininkai pateikė keletą idėjų, kaippagerinti esamus neskaidrumo modelius. Pavyzdžiui, norint patikslinti prielaidas apie šviesos ir įvairių molekulių sąveiką, reikia atlikti papildomus laboratorinius matavimus ir teorinius skaičiavimus. Taip pat būtinas įvairių sričių mokslininkų bendradarbiavimas. Visų pirma, tarp astronomų ir spektroskopijos specialistų.
Daug būtų galima nuveikti, jei puikiai žinotume, kaip sąveikauja šviesa ir materija.
Skaityti daugiau:
Mokslininkus glumina paslaptingas „mėlynas guolis“ jūros dugne
Sukurtas generatorius vėjo jėgainėms be brangių magnetų
Pažiūrėkite į reiškinį, kuris Marse tiesiog neįmanomas
Hi-Tech išvertė ir pritaikė Jennifer straipsnįChu „Tyrimas: astronomai rizikuoja klaidingai interpretuoti planetų signalus James Webb duomenyse“, paskelbtas MIT News, svetainėje, kurioje pateikiamos naujienos apie MIT tyrimus, inovacijas ir mokymą. Originalų straipsnį rasite nuorodoje.
Viršelio iliustracija: Thibaut Roger, Thibaut Roger
Autoriaus teisės: © CC BY-NC-SA 4.0