Астрономы раскрыли загадку движения планет при помощи математики

CC0 Public Domain

Исследователи смогли решить сложную математическую проблему, которая позволила им моделировать фазовые кривые далеких экзопланет

На протяжении тысячелетий человечество наблюдало за сменой фаз Луны. Изменение видимости различных частей спутника называется «фазовой кривой». Измерение фазовых кривых Луны и планет Солнечной системы проводится уже на протяжении более века, однако только недавно эта область открылась с новой стороны — ученые начали открывать экзопланеты, и потребовались алгоритмы для вычисления фазовых кривых новых небесных тел.

Однако, до сих пор такие алгоритмы не были реализованы из-за сложности моделирования планетных систем. В новой работе астрофизики смогли решить эту проблему. Они открыли целое семейство новых математических решений для расчета фазовых кривых. Авторы обнаружили более простой способ записать классическое решение Чандрасекара, описывающее перенос излучения для изотропного рассеяния. Затем астрофизики поняли, что эту проблему можно изучать по крайней мере в двух математических системах координат. 

Объединив эти идеи, ученые смогли записать математические решения для показателя отражения (альбедо) и формы фазовой кривой без использования компьютера. По словам авторов, новые математические выражения применимы к любому закону отражения, а это означает, что их можно использовать для множества различных объектов. 

Авторы продемонстрировали новый способ анализа фазовой кривой на примере экзопланеты Кеплер-7b с и показали работоспособность своего метода. В настоящее время ученые сотрудничают с коллегами, работающими на американском космическом телескопе TESS для анализа данных фазовых кривых. Авторы предполагают, что эти новые уравнения помогут создать новые способы анализа данных фазовых кривых с будущего космического телескопа имени Джеймса Уэбба, который должен быть запущен позже в 2021 году.

Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.