Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba ukazuje wszechświat z oszałamiającą, niespotykaną dotąd przejrzystością.
Jakie są zadania Webba?
Ponadto Webb otrzyma najbardziej kompletnypomysł na temat obiektów Drogi Mlecznej, a mianowicie niektórych z 5 000 planet odkrytych w Galaktyce. Astronomowie wykorzystują precyzję teleskopowej analizy światła do rozszyfrowania atmosfery otaczającej niektóre z tych pobliskich światów. Właściwości ich atmosfer będą kluczem do zrozumienia, w jaki sposób powstała egzoplaneta i czy istnieją na niej oznaki życia.
Jaki jest problem?
Personel MITInstytut przeprowadził nowe badanie. Naukowcy spekulują, że narzędzia, których astronomowie zwykle używają do dekodowania sygnałów świetlnych, mogą nie być wystarczająco dobre, aby dokładnie zinterpretować dane z nowego teleskopu. W szczególności modele nieprzezroczystości – narzędzia modelujące interakcję światła z materią w oparciu o jej właściwości – mogą wymagać znacznego dostrojenia, aby odpowiadały dokładności danych Webba.
Jeśli te modele nie zostaną sfinalizowane, właściwościatmosfery planetarne, takie jak ich temperatura, ciśnienie i skład pierwiastkowy, mogą różnić się o rząd wielkości. Oznacza to, że naukowcy śmiertelnie się mylą w swoich obliczeniach.
Ilustracja teleskopu Webba, NASA
Istnieje naukowo istotna różnica pomiędzyzawierający związek taki jak woda w ilości 5% i 25%, którego współczesne modele nie są w stanie rozróżnić. Model, którego używają naukowcy NASA do rozszyfrowania informacji spektralnych, nie odpowiada dokładności i jakości danych uzyskanych z Teleskopu Jamesa Webba. Jak zauważyli naukowcy, konieczne jest rozwiązanie problemu nieprzezroczystości.
Co to jest nieprzezroczystość?
Nieprzezroczystość jest miarą łatwościfotony przechodzą przez materiał. Jak wiadomo, fotony o określonych długościach fal mogą przechodzić bezpośrednio przez materiał, być absorbowane lub odbijane. Wszystko zależy od tego, czy i jak oddziałują one z określonymi cząsteczkami w materiale, a także od temperatury i ciśnienia materiału.
Model krycia działa w oparciu oróżne założenia dotyczące interakcji światła z materią. Astronomowie używają go do wnioskowania o pewnych właściwościach materiału na podstawie widma światła emitowanego przez materiał. W kontekście egzoplanet model nieprzezroczystości pozwala rozszyfrować typ i zawartości substancji chemicznych w atmosferze planety na podstawie światła odbitego od niej i uchwyconego przez teleskop.
Co się teraz dzieje?
Obecny nowoczesny model nieprzezroczystości,które MIT w porównaniu z klasycznym narzędziem do tłumaczenia języków „działa przyzwoicie”. Zwykle rozszyfrowuje dane widmowe uzyskane przez teleskopy, takie jak Kosmiczny Teleskop Hubble'a.
Pierwsze zdjęcie JSWT, NASA
„Jak na razie wystarczy ten kamień z Rosetty„OK” – piszą naukowcy. Jednak teraz, gdy naukowcy przechodzą na „następny poziom”, pracując z ultraprecyzyjnymi instrumentami Webba, obecny proces tłumaczenia „nie będzie w stanie uchwycić ważnych subtelności”. Na przykład te, które odróżniają planetę nadającą się do życia od tej, która nie nadaje się do zamieszkania.
Co zrobili naukowcy?
W nowym badaniu badacze z MIT poszukiwalijakie właściwości atmosferyczne otrzyma model, jeśli zostanie dostosowany. Celem jest umożliwienie pewnych ograniczeń w zrozumieniu interakcji światła i materii. W rezultacie naukowcy stworzyli osiem takich „zaburzonych” modeli.
Następnie zaopatrzyli każdy model, w tymwersja prawdziwa, „widma syntetyczne”. Mówimy o wzorach światła, które zamodelowali naukowcy. Są one podobne do dokładności, jaką mógł zarejestrować teleskop Jamesa Webba.
Czego dowiedzieli się naukowcy?
Okazało się, że na podstawie niektórychi te same widma światła, każdy zaburzony model zapewnia wielkoskalowe przewidywania właściwości atmosfery planety. Na podstawie swojej analizy naukowcy doszli do wniosku, że gdyby zastosować istniejące modele nieprzezroczystości do widm światła zarejestrowanych przez teleskop Webba, osiągnęłyby one pewną „ścianę dokładności”. Krótko mówiąc, nie będą one wystarczająco czułe, aby określić rzeczywistą temperaturę planety (300 lub 600 stopni Kelvina, 26,85–326,85 °C) i jaki gaz zajmuje 5% czy 25% warstwy atmosfery.
Ta różnica jest istotna, ponieważ umożliwia naukowcom ograniczenie mechanizmów powstawania planet i wiarygodną identyfikację biosygnałów.
Zespół odkrył również, że każdy model równieżzapewnił „dobre dopasowanie” danych. Oznacza to, że nawet jeśli zaburzony model dostarczył niewłaściwego składu chemicznego, wygenerował swoje widmo światła. Było wystarczająco blisko, aby „odpowiadać” oryginałowi.
Jaki jest wynik finansowy?
Jest wystarczająco dużo parametrów, które należy dostosować, nawet przy złym modelu, aby uzyskać dobre dopasowanie. Oznacza to, że nie można mieć pewności, że model jest nieprawidłowy.
Naukowcy wpadli na kilka pomysłów, jak to zrobićulepszyć istniejące modele nieprzezroczystości. Na przykład należy przeprowadzić dodatkowe pomiary laboratoryjne i obliczenia teoretyczne, aby udoskonalić założenia dotyczące interakcji światła i różnych cząsteczek. Niezbędna jest także współpraca naukowców z różnych dziedzin. W szczególności pomiędzy astronomami i specjalistami od spektroskopii.
Wiele można by zrobić, gdybyśmy doskonale wiedzieli, jak światło i materia oddziałują na siebie.
Czytaj więcej:
Tajemnicza „niebieska maź” na dnie morza zaskakuje naukowców
Opracowany generator dla farm wiatrowych bez drogich magnesów
Spójrz na zjawisko, które jest po prostu niemożliwe na Marsie
Hi-Tech przetłumaczył i zaadaptował artykuł JenniferArtykuł Chu „Badanie: Astronomowie ryzykują błędną interpretację sygnałów planetarnych w danych Jamesa Webba” opublikowany w MIT News, serwisie zawierającym wiadomości na temat badań, innowacji i nauczania MIT. Oryginał artykułu znajdziesz pod linkiem.
Ilustracja na okładce: Thibaut Roger, Thibaut Roger
Prawa autorskie: © CC BY-NC-SA 4.0