Космический телескоп НАСА Webb настолько хорош, что нам могут понадобиться улучшенные планетарные модели

Шесть из 18 позолоченных зеркал космического телескопа Джеймса Уэбба, которые готовились к отправке во время строительства.

За последние несколько месяцев стало совершенно ясно, что космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба делает именно то, что намеревался сделать. Как и надеялись его создатели, машина стоимостью в несколько миллиардов долларов безупречно “раскрывает вселенную”, открывая космический свет, который мы не можем увидеть своими глазами, и ее превосходные результаты заставляют даже самых невероятных звездочетов чувствовать себя живыми.

Из-за этого позолоченного телескопа Твиттер однажды сошел с ума из-за размытой красной точки. В течение 48 часов люди во всем мире таращились на галактику, родившуюся вскоре после рождения самого времени. Казалось бы, благодаря технологическому совершенству JWST человечество объединилось вокруг звездной пыли.

Но вот в чем дело.

Испытывая личный трепет, ученые из Массачусетского технологического института предупреждают, что мы должны учитывать одно важное научное следствие наличия телескопа-супергероя.

Если JWST подобен обновлению масштаба с нуля до 100, они задаются вопросом, возможно ли, что наши научные модели тоже нуждаются в перезагрузке с нуля до 100? Неужели наборы данных, которые ученые использовали в течение десятилетий, не могут сравниться с мощностью устройства и, следовательно, не раскрывают того, что оно пытается нам сказать?

«Данные, которые мы получим от JWST, будут невероятными, но… наше понимание будет ограниченным, если наши модели не будут соответствовать им по качеству», — Клара Соуза-Сильва, квантовый астрохимик из Центра астрофизики Гарварда. &ампер; Смитсоновский институт, сообщил CNET.

И, согласно новому исследованию, соавтором которого она является, опубликованному в четверг в журнале Nature Astronomy, ответ положительный.

В частности, в этой статье предполагается, что некоторые из инструментов анализа света, которые ученые обычно используют для понимания атмосфер экзопланет, не полностью приспособлены для работы с исключительными данными JWST о свете. В долгосрочной перспективе такое препятствие может повлиять на самое массовое задание JWST из всех: поиски внеземной жизни.

“В настоящее время модель, которую мы используем для расшифровки спектральной информации, не соответствует по точности и качеству данным, которые мы получаем с телескопа Джеймса Уэбба”, — Праджвал Нираула, аспирант кафедры Земли Массачусетского технологического института, наук об атмосфере и планетах и ​​соавтор исследования, говорится в заявлении. «Нам нужно улучшить нашу игру».

Туманность Киля, полученная космическим телескопом имени Джеймса Уэбба НАСА.

Вот один из способов решить эту загадку.

Представьте, что новейшая и самая мощная консоль Xbox сочетается с самой первой итерацией. телевизора. (Да, я знаю крайнюю гипотетичность моего сценария). Xbox будет пытаться дать телевизору потрясающую, красочную, красивую графику с высоким разрешением, чтобы показать нам, но у телевизора не будет возможности вычислить что-либо из этого.

Я не удивлюсь, если телевизор прямо взорвется. Но дело в том, что вы не узнаете, что Xbox пытается вам предоставить, если не купите телевизор с таким же высоким разрешением.

Аналогично, в духе экзопланет открытия, ученые загружают кучу данных о дальнем космосе или фотонах в модели, которые проверяют «непрозрачность». Непрозрачность измеряет, насколько легко фотоны проходят через материал, и зависит от таких факторов, как длина волны света, температура материала и давление.

Это означает, что каждое такое взаимодействие оставляет после себя явный признак того, каковы свойства фотона и, следовательно, когда дело доходит до экзопланет, через какую химическую атмосферу прошли эти фотоны, чтобы попасть к детектору света. Вот как ученые вычисляют, исходя из световых данных, из чего состоит атмосфера экзопланеты.

В этом случае связь с детектором находится на космическом телескопе Джеймса Уэбба, но в новом исследовании команды, после проверки наиболее часто используемой модели непрозрачности, исследователи увидели, что световые данные JWST сталкиваются с тем, что они называют «стеной точности». ”

Модель была недостаточно чувствительна, чтобы анализировать такие вещи, как температура атмосферы планеты 300 или 600 Кельвинов, говорят исследователи, или какой газ занимает 5% или 25% атмосферы. . Такая разница не только статистически значима, но, согласно Нирауле, также «имеет значение для того, чтобы мы могли ограничить механизмы формирования планет и надежно идентифицировать биосигнатуры».

То есть свидетельство инопланетной жизни.

«Нам нужно поработать над нашими интерпретационными инструментами, — сказал Соуза-Сильва, — чтобы мы не увидели что-то удивительное с помощью JWST, но не знали, как это интерпретировать».

Мы смотрим на самая старая галактика из когда-либо найденных?

Кроме того, команда также обнаружила, что ее модели как бы маскируют ее неопределенные показания. Несколько корректировок могут легко сгладить неопределенность, считая результаты подходящими, когда они неверны.

«Мы обнаружили, что есть достаточно параметров, которые нужно настроить, даже с неправильной моделью, чтобы получить хорошее соответствие, а это означает, что вы не будете знать, что ваша модель неверна и что она говорит вам неправильно», — Жюльен де Вит, доцент. в EAPS Массачусетского технологического института и соавтор исследования, говорится в заявлении.

В дальнейшем команда призывает улучшить модели непрозрачности, чтобы они соответствовали нашим захватывающим откровениям JWST, особенно призывая к перекрестным исследованиям между астрономией и спектроскопией.

«Многое можно было бы сделать, если бы мы в совершенстве знали, как взаимодействуют свет и материя», — говорит Нираула. «Мы достаточно хорошо это знаем о земных условиях, но как только мы переходим к другим типам атмосфер, все меняется, и мы рискуем неверно истолковать множество данных с повышением качества».

Де Вит сравнивает текущую модель непрозрачности с древним инструментом языкового перевода Розеттским камнем, объясняя, что до сих пор этот Розеттский камень работал нормально, например, с космическим телескопом Хаббла.

«Но теперь, когда мы переходим на следующий уровень с точностью Уэбба, — сказал исследователь, — наш процесс перевода не позволит нам уловить важные тонкости, например те, которые определяют разницу между планетой и пригодными для жизни или нет.”

Как выразился Соуза-Сильва, “это призыв улучшить наши модели, чтобы мы не упустили тонкости данных”.