Новый подход, изложенный в исследовании, опубликованном 20 декабря в The Astronomical Journal, основан на математических методах, которые лежат в основе физических исследований. Вместо того, чтобы пытаться отфильтровать «шум» сигнала от звезд, вокруг которых вращаются экзопланеты, ученые Йельского университета вместе изучили всю информацию о сигнале, чтобы понять тонкости его структуры.«Для этого не требуется ничего, кроме самих данных, что меняет правила игры», — сказал старший автор Джон Веттлауфер, A.M.
Бейтман, профессор геофизики, математики и физики Йельского университета. «Более того, это позволяет нам сравнивать наши результаты с другими, традиционными подходами и улучшать любые используемые ими допущения при моделировании».Поиск экзопланет — планет, находящихся за пределами нашей солнечной системы, — резко увеличился в последние годы. Частично эти усилия мотивированы желанием открыть аналоги Земли, которые также могли бы поддерживать жизнь.Ученые применили множество методов в этой работе, включая синхронизацию пульсаров, прямую визуализацию и измерение скорости, с которой звезды и галактики движутся либо к Земле, либо от нее.
Тем не менее, каждый из этих методов, по отдельности или в сочетании, создает проблемы.В первую очередь, эти проблемы связаны с устранением посторонних данных — шума — которые не соответствуют существующим моделям ожидаемого поведения планет. В этой традиционной интерпретации шума поиску могут препятствовать данные, которые затемняют или имитируют экзопланеты.
Веттлауфер и его коллеги решили искать экзопланеты так же, как они сортировали спутниковые данные, чтобы найти сложные изменения в арктическом морском льду. Формальное название подхода — «мультифрактальный временной взвешенный анализ колебаний без тренда» (MF-TWDFA). Он просеивает данные во всех временных масштабах и извлекает связанные с ними процессы.«Ключевая идея состоит в том, что события ближе по времени с большей вероятностью будут похожи, чем события, находящиеся дальше по времени», — сказал Веттлауфер. «В случае экзопланет мы имеем дело с флуктуациями спектральной интенсивности звезды».
Использование мульти-фракталов в науке и математике было впервые предложено в Йельском университете Бенуа Б. Мандельбротом и Катепалли Шринивасаном. Чтобы получить опыт в поиске экзопланет, исследователи проконсультировались с астрофизиком из Йельского университета Деброй Фишер, которая является пионером многих подходов в этой области.
Исследователи подтвердили точность своей методологии, сравнив ее с данными наблюдений и моделирования известной планеты, вращающейся вокруг звезды в созвездии Лисички, примерно в 63 световых годах от Земли.