Exoplaneten die rond verre sterren draaien, worden snel scherpgesteld met geavanceerde technologie zoals de Kepler-ruimtetelescoop. Het is moeilijk om deze systemen volledig te begrijpen, omdat de beginposities en snelheden van de exoplaneten onbekend zijn. Bepalen of de systeemdynamiek quasi-periodiek of chaotisch is, is omslachtig, duur en rekenkundig veeleisend.

In deze week Chaos , Tamás Kovács levert een alternatieve methode voor stabiliteitsanalyse van exoplanetaire lichamen waarbij alleen de waargenomen tijdreeksgegevens worden gebruikt om dynamische metingen af ​​te leiden en de onvoorspelbaarheid van exoplaneetsystemen te kwantificeren.

"Als we de heersende vergelijkingen van de beweging van een systeem niet kennen, en we hebben alleen de tijdreeksen - wat we meten met de telescoop - dan willen we die tijdreeksen omzetten in een complex netwerk. In dit geval, het wordt een herhalingsnetwerk genoemd, "Zei Kovács. "Dit netwerk bevat alle dynamische kenmerken van het onderliggende systeem dat we willen analyseren."

Het artikel is gebaseerd op het werk van natuurkundige Floris Takens, die in 1981 voorstelde dat de dynamiek van een systeem kon worden gereconstrueerd met behulp van een reeks observaties over de toestand van het systeem. Met de inbeddingsstelling van Takens als uitgangspunt, Kovács gebruikt tijdvertragingsinbedding om een ​​hoogdimensionaal traject te reconstrueren en vervolgens herhalingspunten te identificeren, waar lichamen in de faseruimte dicht bij elkaar liggen.

"Die speciale punten zullen de hoekpunten en de randen van het complexe netwerk zijn, " zei Kovács. "Als je eenmaal het netwerk hebt, u kunt dit netwerk herprogrammeren om maatregelen als transitiviteit, gemiddelde padlengte of andere die uniek zijn voor dat netwerk."

Kovács test de betrouwbaarheid van de methode met een bekend systeem als model, het drielichamenstelsel van Saturnus, Jupiter en de zon, en past het vervolgens toe op het Kepler 36b- en 36c-systeem. Zijn Kepler-systeemresultaten komen overeen met wat bekend is.

"Eerdere studies wezen uit dat Kepler 36b en 36c een heel speciaal systeem is, omdat uit de directe simulatie en de numerieke integraties, we zien dat het systeem aan de rand van de chaos staat, " zei Kovács. "Soms, het vertoont een regelmatige dynamiek, en op andere momenten het lijkt chaotisch."

De auteur is van plan zijn methoden vervolgens toe te passen op systemen met meer dan drie lichamen, het testen van de schaalbaarheid en het verkennen van het vermogen om langere tijdreeksen en scherpere datasets aan te kunnen.