De veranderende periodiciteit van de helderheid van bepaalde soorten sterren kan nu wiskundig worden beschreven.

Niet alle sterren schijnen de hele tijd helder. Sommige hebben een helderheid die ritmisch verandert als gevolg van cyclische verschijnselen zoals passerende planeten of het trekken van andere sterren. Anderen laten in de loop van de tijd een langzame verandering zien in deze periodiciteit die moeilijk te onderscheiden of wiskundig vast te leggen kan zijn. Soumya Das en Marc Genton van KAUST hebben nu een methode ontwikkeld om deze evoluerende periodiciteit binnen het kader van wiskundig "cyclostationaire" processen te brengen.

"Het kan moeilijk zijn om de variaties in de helderheid van variabele sterren te verklaren, tenzij ze een regelmatig patroon volgen in de tijd, ", zegt Das. "In deze studie hebben we methoden ontwikkeld die de evolutie van de helderheid van een veranderlijke ster kunnen verklaren, zelfs als het afwijkt van strikte periodiciteit of constante amplitude."

Klassieke cyclostationaire processen hebben een gemakkelijk definieerbare variatie in de tijd, zoals de zwaai van een vuurtorenstraal of de jaarlijkse variatie in zonnestraling op een bepaalde locatie. Hier, "stationair" verwijst naar de constante aard van de periodiciteit in de tijd en beschrijft zeer voorspelbare processen zoals een roterende as of een vuurtorenstraal. Echter, wanneer de periode of amplitude langzaam verandert gedurende vele cycli, de wiskunde voor cyclostationaire processen faalt.

"We noemen zo'n proces een evoluerende periode en amplitude cyclostationair, of EPACS, Verwerken, ", zegt Das. "Omdat EPACS-processen flexibeler zijn dan cyclostationaire processen, ze kunnen worden gebruikt om een ​​breed scala aan real-life scenario's te modelleren."

Das en Genton hebben de niet-stationaire periode en amplitude gemodelleerd door ze te definiëren als functies die in de tijd variëren. Door dit te doen, ze breidden de definitie van een cyclostationair proces uit om de relatie tussen variabelen beter te beschrijven, zoals de helderheid en periodieke cyclus voor een variabele ster. Vervolgens gebruikten ze een iteratieve benadering om de belangrijkste parameters te verfijnen om het model aan te passen aan het waargenomen proces.

"We hebben onze methode toegepast om het licht van de veranderlijke ster R Hydrae te modelleren, die tussen 1900 en 1950 een vertraging van zijn periode van 420 tot 380 dagen vertoonde, ", zegt Das. "Onze aanpak toonde aan dat R Hydrae een evoluerende periode en amplitudecorrelatiestructuur heeft die niet in eerder werk werd vastgelegd."

belangrijk, omdat deze benadering EPACS-processen terugkoppelt naar de klassieke cyclostationaire theorie, dan maakt het inpassen van een EPACS-proces het mogelijk om bestaande methoden voor cyclostationaire processen te gebruiken.

"Onze methode kan ook worden toegepast op andere soortgelijke fenomenen dan variabele sterren, zoals klimatologie en milieumetrie, en in het bijzonder voor zonnestraling, die nuttig kunnen zijn voor het voorspellen van energiewinning in Saoedi-Arabië, "zegt Das.