Yale-onderzoekers hebben een datagestuurde manier gevonden om verre planeten te detecteren en de zoektocht naar werelden die vergelijkbaar zijn met de aarde te verfijnen.

De nieuwe aanpak, geschetst in een studie gepubliceerd op 20 december in Het astronomische tijdschrift , vertrouwt op wiskundige methoden die hun basis hebben in natuurkundig onderzoek. In plaats van te proberen de signaal "ruis" uit te filteren van sterren waaromheen exoplaneten cirkelen, Wetenschappers van Yale hebben alle signaalinformatie samen bestudeerd om de fijne kneepjes van de structuur te begrijpen.

"Het vereist niets anders dan de gegevens zelf, wat een gamechanger is, " zei senior auteur John Wettlaufer, de AM Bateman hoogleraar Geofysica, Wiskunde en natuurkunde aan Yale. "Bovendien, het stelt ons in staat om onze bevindingen te vergelijken met andere, traditionele benaderingen en het verbeteren van de modelleringsaannames die ze gebruiken."

De zoektocht naar exoplaneten - planeten die buiten ons eigen zonnestelsel worden gevonden - is de afgelopen jaren enorm toegenomen. De inspanning is gemotiveerd, gedeeltelijk, door een verlangen om aardse analogen te ontdekken die ook leven zouden kunnen ondersteunen.

Wetenschappers hebben daarbij veel technieken toegepast, inclusief pulsar-timing, directe beeldvorming, en het meten van de snelheid waarmee sterren en sterrenstelsels naar of van de aarde af bewegen. Maar elk van deze technieken, afzonderlijk of in combinatie, uitdagingen biedt.

voornamelijk, die uitdagingen hebben te maken met het elimineren van externe gegevens - ruis - die niet overeenkomen met bestaande modellen van hoe planeten zich naar verwachting zullen gedragen. In deze traditionele interpretatie van lawaai, zoekopdrachten kunnen worden belemmerd door gegevens die exoplaneten verdoezelen of nabootsen.

Wettlaufer en zijn collega's besloten op dezelfde manier naar exoplaneten te zoeken als waarop ze satellietgegevens hadden gesorteerd om complexe veranderingen in het Arctische zee-ijs te vinden. De formele naam voor de benadering is "multi-fractal temporeel gewogen detrended fluctuatieanalyse" (MF-TWDFA). Het filtert gegevens op alle tijdschalen en extraheert de onderliggende processen die ermee samenhangen.

"Een belangrijk idee is dat gebeurtenissen die dichterbij zijn, meer op elkaar lijken dan gebeurtenissen die verder weg liggen, "Zei Wettlaufer. "In het geval van exoplaneten, het zijn de fluctuaties in de spectrale intensiteit van een ster waar we mee te maken hebben."

Het gebruik van multifractals in wetenschap en wiskunde werd in Yale ontwikkeld door Benoit B. Mandelbrot en Katepalli Sreenivasan. Voor expertise in het zoeken naar exoplaneten, overlegden de onderzoekers met Yale-astrofysicus Debra Fischer, die vele benaderingen in het veld heeft gepionierd.

De onderzoekers bevestigden de nauwkeurigheid van hun methodologie door deze te testen aan de hand van waarnemingen en simulatiegegevens van een bekende planeet die rond een ster in het sterrenbeeld Vulpecula draait, ongeveer 63 lichtjaar van de aarde verwijderd.