Нов метод разчита времето в далечни светове и улеснява търсенето на извънземен живот

Екип от изследователи от Trinity College Dublin постигна сериозен напредък в изучаването на далечните космически тела, успявайки да дешифрира метеорологичните условия на субзвезден обект. Използвайки данни от космическия телескоп James Webb, учените са разработили нов подход за проследяване на атмосферните промени чрез регистрация на минималните колебания в яркостта на така наречените кафяви джуджета. Вектор на изследването е обектът SIMP 0136, разположен на около 20 светлинни години от Земята, чиито размери и температура го поставят на границата между гигантските газови планети и истинските звезди.

Кафявите джуджета не притежават достатъчно маса, за да стартират термоядрен синтез на водород, поради което никога не се превръщат в пълноценни звезди. Техните атмосфери обаче са изключително динамични и са белязани от масивни, бързо променящи се облачни системи. Поради интензивното излъчване на топлина, тези тела служат като отлични естествени лаборатории. Мощните инструменти на телескопа James Webb са успели да регистрират светлинния сигнал от SIMP 0136 по време на неговото въртене, предоставяйки на астрономите ценна информация за състоянието на въздушните му маси.

За обработката на сложните спектрални данни екипът е приложил метода Анализ на главните компоненти (PCA). Този статистически механизъм позволява огромен обем от наблюдения да бъде математически разложен до няколко основни променливи, елиминирайки излишния инструментален и статистически шум. Анализът е показал, че вариациите в яркостта на SIMP 0136 се определят от два основни фактора – температурните колебания и промените във вертикалната структура на облачния слой.

Въз основа на тези данни учените са идентифицирали три постоянно редуващи се метеорологични състояния, които се заменят циклично с въртенето на кафявото джудже. По-горещите зони с по-тънка облачна покривка периодично отстъпват място на по-хладни области с плътни, вертикално развити облаци. Изключително важен извод от проучването е, че тази структура запазва своята организация в продължение на десетки ротации на обекта, въпреки локалните промени в атмосферните фронтове.

Прилагането на метода PCA отваря изцяло нови хоризонти пред астрофизиката. Вземайки предвид, че повечето екзопланети не могат да бъдат наблюдавани директно, бързият анализ на главните компоненти може да служи като първична стъпка при обработката на данните от супертелескопите. Той позволява незабавно идентифициране на водещите физически процеси, преди да се премине към сложни и ресурсоемки компютърни симулации на атмосферната циркулация и химичния състав.

Авторите на изследването възнамеряват да адаптират новата методология за анализ на по-широк спектър от кафяви джуджета и масивни екзопланети. Крайната цел на научната общност е чрез този алгоритъм да се оптимизира процесът по селекция на потенциално обитаеми светове, съкращавайки значително времето и ресурсите, необходими за откриването на извънземен живот.