Космічний телескоп "Джеймс Вебб" показує Всесвіт із вражаючою, безпрецедентною чіткістю.
Які завдання у «Вебба»?
Крім того, Вебб отримає найповніше уявлення про об'єкти в Чумацькому Шляху, а саме про деякі з 5000 планет, виявлених у галактиці.Астрономи використовують точність аналізу світла телескопів, щоб розшифрувати атмосферу, що оточує деякі з цих сусідніх світів.Властивості їхньої атмосфери стануть ключем до розуміння того, як утворилася екзопланета і чи подає вона ознаки життя.
В чому проблема?
Дослідники з Массачусетського технологічного інституту (MIT) провели нове дослідження.Для розшифровки світлових сигналів може бути недостатньо для точної інтерпретації даних нового телескопа.Зокрема , для моделей непрозорості — інструментів, які моделюють взаємодію світла з матерією на основі її властивостей — можуть знадобитисязначні коригування, щоб відповідати точності даних Вебба.
Якщо ці моделі недоопрацьовані, то властивостіпланетарних атмосфер, такі як їхня температура, тиск і елементний склад, можуть відрізнятися на порядок. Це означає, що вчені фатально помиляються у розрахунках.
Ілюстрація телескопа Webb, НАСА
Існує науково значуща різниця між 5% і 25% вмістом такої сполуки, як вода, чого не можуть зробити сучасні моделі Модель, яку вчені NASA використовують для розшифровки спектральної інформації, не збігається зТочність і якість даних, отриманих з космосу Джеймса Вебба, Telescope.As зазначили вчені, проблема непрозорості потребує вирішення.
Що таке непрозорість?
Непрозорість - це міра того, наскільки легко фотони проходять через матеріал.Як відомо, фотони певної довжини хвилі можуть проходити безпосередньо через матеріал, поглинатися або відбиватися назад.Все залежить від того, чи взаємодіють воничи є вони з певними молекулами всередині матеріалу і як це відбувається. Така взаємодія також залежить відтемпература і тиск матеріалу.
Модель непрозорості працює на основі різних припущень про те, як світловзаємодіє з речовиною. Астрономи використовують його для отримання певних властивостей матеріалу з урахуванням спектра світла, що випромінюється матеріалом. У контексті екзопланетМодель непрозорості дозволяє розшифрувати тип і вміст хімічних речовин в атмосфері планети на основі світла, яке надходить відВін відбивається і фіксується телескопом.
Що зараз коїться?
Нинішня сучасна модель непрозорості, яку Массачусетський технологічний інститут порівняв з класичним інструментом перекладу мов, «працюєЗазвичай він розшифровує спектральні дані з телескопів, таких як космічний телескоп Хаббл.
Перше фото JSWT, НАСА
«Поки що з цим Розетським каменем всев порядку», пишуть вчені. Але тепер, коли вчені переходять на «наступний рівень», працюючи з надточними інструментами «Уебба», актуальний процес перекладу «не дозволить вловити важливі тонкощі». Наприклад, ті, які відрізняють придатну для життя планету від непридатної.
Що зробили вчені?
У ході нового дослідження співробітники MIT шукали,які атмосферні властивості отримає модель, якщо її настроїти. Мета - допустити певні обмеження в розумінні того, як взаємодіють світло і матерія. У результаті вчені створили вісім таких «обурених» моделей.
Потім вони забезпечили кожну модель, включаючиреальну версію, "синтетичними спектрами". Йдеться про візерунки світла, які змоделювали вчені. Вони аналогічні точності, яку міг зафіксувати телескоп Джеймс Вебб.
Що з'ясували вчені?
Виявилося, що, ґрунтуючись на однихі світлових спектрах, кожна обурена модель дає широкомасштабні прогнози властивостей атмосфери планети. Грунтуючись на аналізі, вчені дійшли висновку, що, якщо існуючі моделі непрозорості застосувати до світлових спектрів, отриманих телескопом «Вебба», вони досягнуть певної «стіни точності». Простими словами, вони не будуть достатньо чутливими, щоб з'ясувати реальну температуру планети (300 або 600 градусів за Кельвіном, 26,85 °C—326,85 °C) і який газ займає 5% або 25%. .
Ця різниця важлива для того, щоб вчені могли обмежити механізми формування планет і надійно ідентифікувати біосигнатури.
Команда також виявила, що кожна модель такожзабезпечувала «хорошу відповідність» даним. Це означає, що навіть якщо обурена модель надавала неправильний хімічний склад, вона генерувала його світловий спектр. Він був досить близький до того, щоб відповідати вихідному.
Що в підсумку?
Є достатньо параметрів, які потрібно налаштувати, навіть з неправильною моделлю, щоб отримати хорошу відповідність. Це означає, що не можна точно знати, що модель неправильна.
Вчені висунули кілька ідей про те, якпокращити існуючі моделі непрозорості. Наприклад, необхідно провести додаткові лабораторні вимірювання та теоретичні розрахунки, щоб уточнити припущення про те, як взаємодіють світло і різні молекули. Також необхідна співпраця вчених з різних сфер. Зокрема, між астрономами і фахівців з спектроскопії.
Багато чого можна було зробити, якщо досконало знати, як взаємодіють світло і матерія.
Читати далі:
Таємничий «блакитний слиз» на дні моря поставила вчених у безвихідь
Розроблено генератор для вітряних електростанцій без дорогих магнітів
Подивіться на явище, яке просто неможливе на Марсі
«Хайтек» переклав та адаптував статтю ДженніферЧу «Study: Astronomers risk misinterpreting planetary signals in James Webb data», опубліковану в MIT News сайту, що висвітлює новини про дослідження, інновації та викладання MIT. З оригіналом статті можна ознайомитися за посиланням.
Ілюстрація на обкладинці: Thibaut Roger, Thibaut Roger
Авторські права: CC BY-NC-SA 4.0