Die Formen der Phasenkurven der Planeten und ihrer Satelliten kodieren Informationen über die Oberflächen und Atmosphären dieser Himmelskörper. Wissenschaftler haben nun ein schwieriges Problem der mathematischen Physik gelöst, nämlich die Phasenkurven der Planeten zu modellieren.
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Forscher konnten ein komplexes mathematisches Problem lösen, mit dem sie die Phasenkurven entfernter Exoplaneten modellieren konnten
Seit Tausenden von Jahren beobachtet die Menschheit die wechselnden Mondphasen. Die Änderung der Sichtbarkeit verschiedener Teile des Satelliten wird als "Phasenkurve" bezeichnet. Die Messung der Phasenkurven des Mondes und der Planeten des Sonnensystems wird seit mehr als einem Jahrhundert durchgeführt, aber erst in jüngster Zeit hat sich dieses Gebiet von einer neuen Seite geöffnet - Wissenschaftler begannen, Exoplaneten zu entdecken, und Algorithmen waren dazu erforderlich die Phasenkurven neuer Himmelskörper berechnen.
Allerdings wurden solche Algorithmen aufgrund der Komplexität der Modellierung von Planetensystemen bisher nicht implementiert. In der neuen Arbeit konnten Astrophysiker dieses Problem lösen. Sie erschlossen eine ganze Familie neuer mathematischer Lösungen zur Berechnung von Phasenverläufen. Die Autoren fanden einen einfacheren Weg, um die klassische Chandrasekhar-Lösung zu schreiben, die den Strahlungstransfer für die isotrope Streuung beschreibt. Dann erkannten Astrophysiker, dass dieses Problem in mindestens zwei mathematischen Koordinatensystemen untersucht werden kann.
Durch die Kombination dieser Ideen konnten die Wissenschaftler mathematische Lösungen für den Reflexionsindex (Albedo) und die Form der Phasenkurve schreiben, ohne einen Computer zu verwenden. Laut den Autoren sind die neuen mathematischen Ausdrücke auf jedes Reflexionsgesetz anwendbar, was bedeutet, dass sie für viele verschiedene Objekte verwendet werden können.
Die Autoren demonstrierten am Beispiel des Exoplaneten Kepler-7b c eine neue Methode zur Analyse der Phasenkurve und demonstrierten die Effizienz ihrer Methode. Derzeit arbeiten die Wissenschaftler mit Kollegen am US-Weltraumteleskop TESS zusammen, um die Phasenkurvendaten zu analysieren. Die Autoren schlagen vor, dass diese neuen Gleichungen dazu beitragen werden, neue Wege zur Analyse von Phasenkurvendaten des kommenden James-Webb-Weltraumteleskops zu schaffen, das später im Jahr 2021 gestartet werden soll.
Artikel veröffentlicht in Nature Astronomy.
