Астрофізик отримав нове математичне рішення старої астрономічної проблеми

Астрофізик-теоретик із Берна, Кевін Генг, отримав нові рішення старої математичної задачі, необхідної для розрахунку відображень світла від планет і супутників. Тепер отримані дані можна пояснити простіше, наприклад, необхідні для вивчення атмосфер планет, повідомляє Scitechdaily

Зміни сонячного світла, відбитого від Місяця, відомі як "фазова крива". Мінімум сто років астрономи займаються вивченням фазових кривих нашого супутника та інших планет Сонячної системи. У формах ці фазових кривих таїться інформація про поверхню й атмосферу небесних тіл. У вивченні фазових кривих зараз астрономам допомагають космічні телескопи Габбл, "Спітцер", TESS і CHEOPS.

Математичні розрахунки фазових кривих ведуться давно, і було запропоновано багато різних рішень. Але астрофізик-теоретик Кевін Генг із Бернського університету відкрив цілу низку нових математичних рішень для розрахунку фазових кривих.

Записав на папері

Об'єднавши ідеї своїх попередників, Генг зміг записати математичні рішення для сили відображення (альбедо) і форми фазової кривої на папері, без використання комп'ютера.

"Новаторський аспект цих рішень полягає в тому, що вони дійсні для будь-якого закону відображення, що означає, що їх можна використовувати в різних цілях. Вирішальний момент настав для мене, коли я порівняв ці розрахунки, зроблені ручкою на папері, з тим, що зробили інші вчені за допомогою комп'ютерних розрахунків. Я був вражений тим, наскільки добре вони збіглися", — говорить Генг.

Космічний апарат "Кассіні" виміряв фазові криві Юпітера на початку 2000-х років, але глибокий аналіз даних раніше не проводився, ймовірно, тому, що обчислення були занадто дорогими в обчислювальному відношенні. За допомогою нових рішень Генг зміг вивчити фазові криві і зробив висновок, що в атмосфері Юпітера хмари складаються з великих часток неправильної форми різного розміру.

Атмосфера планети

Термін "атмосфера планети" відноситься до газової оболонки, яка оточує будь-яку з планет всередині або за межами Сонячної системи. Для повного вивчення властивостей атмосфери планети потрібно знати температуру атмосфери, хімічний склад атмосфери, структуру атмосфери і характер циркуляції в атмосфері.

Вивчення атмосфер планет традиційно поділяється на дві великі категорії, відокремлюючи планети, найближчі до Сонця (планети земної групи), куди входять Меркурій, Венера, Земля, Марс від планет планети-гігантів, таких як Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун. На підставі віддаленості від Сонця колишня дев'ята планета Плутон може бути включена до другої групи, але це не планета-гігант, і про неї і її атмосферу зараз мало що відомо.

Нові рішення для нового телескопа

Генг передбачає, що нові рішення приведуть до нових способів аналізу даних фазової кривої з майбутнього космічного телескопа Джеймса Вебба вартістю 10 мільярдів доларів, який запустять цього року. "Що мене радує, так це те, що ці математичні рішення залишаться дійсними ще довго після моєї смерті, і, ймовірно, увійдуть до підручників", — говорить Генг.