James Webb-romteleskopet avslører universet i enestående, enestående klarhet.
Hva er oppgavene til Webb?
I tillegg vil Webb motta den mest kompletteen idé om objektene til Melkeveien, nemlig om noen av 5 000 planetene som ble oppdaget i galaksen. Astronomer bruker presisjonen til teleskoplysanalyse for å dechiffrere atmosfæren rundt noen av disse nærliggende verdenene. Atmosfærens egenskaper vil være nøkkelen til å forstå hvordan eksoplaneten ble dannet og om det er tegn til liv på den.
Hva er problemet?
MIT-ansatteInstituttet gjennomførte en ny studie. Forskere spekulerer i at verktøyene som astronomer vanligvis bruker for å dekode lyssignaler kanskje ikke er gode nok til å tolke det nye teleskopets data nøyaktig. Spesielt opasitetsmodeller – verktøy som modellerer hvordan lys interagerer med materie basert på dens egenskaper – kan kreve betydelig omjustering for å matche nøyaktigheten til Webbs data.
Hvis disse modellene ikke er ferdigstilt, er egenskapeneplanetariske atmosfærer, som deres temperatur, trykk og grunnstoffsammensetning, kan variere med en størrelsesorden. Dette betyr at forskerne tar fatalt feil i sine beregninger.
Webb-teleskopillustrasjon, NASA
Det er en vitenskapelig signifikant forskjell mellomsom inneholder en forbindelse som vann i en mengde på 5% og 25%, som moderne modeller ikke kan skille. Modellen som NASA-forskere bruker for å dechiffrere spektral informasjon, samsvarer ikke med nøyaktigheten og kvaliteten på data hentet fra James Webb-teleskopet. Som forskere bemerket, er det nødvendig å løse problemet med opasitet.
Hva er opasitet?
Opasitet er et mål på hvor enkelt det erfotoner passerer gjennom materialet. Som du vet kan fotoner med visse bølgelengder passere direkte gjennom et materiale, absorberes eller reflekteres tilbake. Alt avhenger av om og hvordan de interagerer med visse molekyler i materialet.Slike interaksjoner avhenger også av temperaturen og trykket i materialet.
Opasitetsmodellen fungerer basert påforskjellige antakelser om hvordan lys interagerer med materie. Astronomer bruker det til å utlede visse egenskaper til et materiale basert på lysspekteret som sendes ut av materialet. I sammenheng med eksoplaneter lar opasitetsmodellen en dechiffrere typen og overflod av kjemikalier i en planets atmosfære basert på lyset som reflekteres fra den og som fanges opp av teleskopet.
Hva skjer nå?
Den nåværende moderne opasitetsmodellen,som MIT sammenlignet med et klassisk oversettelsesverktøy, "fungerer anstendig." Den dechiffrerer vanligvis spektraldata innhentet av teleskoper som Hubble-romteleskopet.
Første bilde av JSWT, NASA
«Så langt er denne Rosetta-steinen alt«ok,» skriver forskerne. Men nå som forskere beveger seg til «neste nivå», og arbeider med Webbs ultrapresise instrumenter, vil den nåværende oversettelsesprosessen «ikke fange opp de viktige finessene». For eksempel de som skiller en planet egnet for liv fra en ubeboelig.
Hva har forskerne gjort?
I en ny studie så MIT-forskere etterhvilke atmosfæriske egenskaper modellen vil få hvis den tilpasses. Målet er å tillate visse begrensninger i å forstå hvordan lys og materie samhandler. Som et resultat skapte forskere åtte slike "forstyrrede" modeller.
De lager deretter hver modell inkludertekte versjon, "syntetiske spektra". Vi snakker om lysmønstre som forskere har modellert. De ligner på nøyaktigheten som James Webb-teleskopet kunne registrere.
Hva fant forskerne ut?
Det viste seg at, basert på noenog de samme lysspektrene gir hver forstyrret modell storskala spådommer av egenskapene til planetens atmosfære. Basert på analysen deres, konkluderte forskerne at hvis eksisterende opasitetsmodeller ble brukt på lysspektrene fanget av Webb-teleskopet, ville de nå en viss "nøyaktighetsmur". Enkelt sagt vil de ikke være følsomme nok til å finne ut den virkelige temperaturen på planeten (300 eller 600 grader Kelvin, 26,85 °C - 326,85 °C) og hvilken gass som opptar 5% eller 25% av det atmosfæriske laget.
Denne forskjellen er viktig slik at forskere kan begrense planetdannelsesmekanismer og pålitelig identifisere biosignaturer.
Teamet fant også ut at hver modell ogsågitt en "god tilpasning" til dataene. Dette betyr at selv om den forstyrrede modellen ga feil kjemisk sammensetning, genererte den sitt lysspekter. Den var nær nok til å "korrespondere" med originalen.
Hva er bunnlinjen?
Det er nok parametere som må justeres, selv med feil modell, for å få en god passform. Det betyr at du ikke kan vite sikkert at modellen er feil.
Forskere har kommet med flere ideer om hvordanforbedre eksisterende opasitetsmodeller. For eksempel må ytterligere laboratoriemålinger og teoretiske beregninger utføres for å avgrense antakelser om hvordan lys og ulike molekyler samhandler. Samarbeid mellom forskere fra ulike felt er også nødvendig. Spesielt mellom astronomer og spektroskopispesialister.
Mye kunne gjøres hvis vi visste perfekt hvordan lys og materie interagerte.
Les mer:
Mystisk "blue goo" på bunnen av havet forvirrer forskere
Utviklet generator for vindparker uten dyre magneter
Se på et fenomen som rett og slett er umulig på Mars
Hi-Tech oversatte og tilpasset Jennifers artikkelChus "Studie: Astronomer risikerer å feiltolke planetariske signaler i James Webb-data," publisert i MIT News, et nettsted som dekker nyheter om MIT-forskning, innovasjon og undervisning. Den originale artikkelen finner du på lenken.
Forsideillustrasjon: Thibaut Roger, Thibaut Roger
Copyright: © CC BY-NC-SA 4.0