科学家警告说,韦伯望远镜的数据可能会被误解
最佳答案:2022年9月17日消息:在过去的几个月里,人们非常清楚地看到,美国宇航局的詹姆斯韦伯太空望远镜正是按照其计划工作的。正如它的创造者所希望的那样,这台价值数十亿美元的机器通
因为这个镀金的望远镜,Twitter有一天在一个模糊的红点上疯了。在48小时内,全世界的人们都在注视着一个在时间诞生后不久诞生的星系。看来,由于JWST的技术能力,人类团结在星尘之上。
但事情是这样的。
在个人敬畏中,麻省理工学院的科学家警告说,我们应该考虑拥有超级英雄望远镜的一个重要科学后果。
如果JWST就像一个“零到100”的范围升级,他们想知道,我们的科学模型是否也需要零到100的重启?科学家们几十年来使用的数据集是否无法与设备的功率匹配,因此无法揭示它试图告诉我们的信息?
“我们将从JWST获得的数据将令人难以置信,但……如果我们的模型在质量上与之不匹配,我们的洞察将受到限制,”哈佛和史密森天体物理中心的量子天体化学家克拉拉·索萨·席尔瓦(Clara Sousa Silva)告诉CNET。
根据周四发表在《自然天文学》杂志上的一项新研究,答案是肯定的。
更具体地说,本文认为科学家通常用来理解系外行星大气的一些光解析工具并不完全具备处理JWST异常光数据的能力。从长远来看,这样的障碍可能会影响JWST最大规模的任务:寻找地外生命。
麻省理工学院地球、大气和行星科学系的研究生、该研究报告的合著者Prajwal Niraula在一份声明中说:“目前,我们用于解密光谱信息的模型的精度和质量无法与我们从詹姆斯·韦伯望远镜获得的数据相媲美。”。“我们需要提高我们的水平。”
这里有一种方法来思考这个难题。
想象一下,将最新、最强大的Xbox游戏机与电视的第一次迭代配对(是的,我知道我的场景的极端假设性质)。Xbox将试图给电视提供令人敬畏的高分辨率、色彩丰富、美丽的图形,以向我们展示——但电视没有能力计算任何这些。
如果电视直接爆炸,我不会感到惊讶。但问题是,除非你得到一台同样高分辨率的电视,否则你不会知道Xbox试图为你提供什么。
类似地,在发现系外行星的过程中,科学家将一束深空光或光子数据输入到测试“不透明度”的模型中。不透明度测量光子通过材料的容易程度,并根据光波长、材料温度和压力等因素而不同。
这意味着每一次这样的相互作用都会留下一个关于光子性质的信号,因此,当涉及到系外行星时,这些光子通过什么样的化学大气到达光探测器。这就是科学家根据光数据反向计算出系外行星大气层的组成。
在这种情况下,探测器的联系在于詹姆斯·韦伯太空望远镜——但在团队的新研究中,在测试了最常用的不透明度模型后,研究人员发现JWST光数据击中了他们所称的“精度墙”
研究人员说,该模型不够敏感,无法解析诸如行星的大气温度是否为300或600开尔文,或者某种气体是否占大气的5%或25%。根据尼劳拉的说法,这种差异不仅在统计学上显著,而且“对于我们限制行星形成机制和可靠地识别生物信号也很重要。”
也就是外星生命的证据。
“我们需要开发我们的解释工具,”索萨·席尔瓦说,“这样我们就不会发现自己通过JWST看到了一些惊人的东西,但不知道如何解释它。”
此外,研究小组还发现其模型掩盖了不确定的读数。一些调整很容易掩盖不确定性,当它们不正确时,认为结果是很好的拟合。
麻省理工学院EAPS的助理教授、该研究的合著者朱利安·德维特(Julien de Wit)在一份声明中说:“我们发现,即使使用错误的模型,也有足够的参数可以调整,以获得良好的拟合,这意味着你不知道你的模型是错误的,它告诉你的是错误的。”。
展望未来,该团队敦促改进不透明度模型,以适应我们壮观的JWST揭示——特别是呼吁天文学和光谱学之间的交叉研究。
“如果我们完全知道光和物质是如何相互作用的,我们可以做很多事情,”尼劳拉说。“我们非常了解地球的情况,但一旦我们进入不同类型的大气层,情况就会发生变化,这是大量数据,质量不断提高,我们有可能被误解。”
德维特将当前的不透明度模型与古代语言翻译工具罗塞塔石进行了比较,并解释说,到目前为止,罗塞塔石像哈勃太空望远镜一样表现良好。
“但现在,我们将以韦伯的精确度达到下一个水平,”研究人员说,“我们的翻译过程将阻止我们抓住重要的微妙之处,例如那些决定行星是否适合居住的因素。”
正如索萨·席尔瓦(Sousa Silva)所说,“这是一个改进我们模型的呼吁,这样我们就不会错过数据的微妙之处。”