A Northwestern Egyetem asztrofizikusa elkészítette az eddigi leghosszabb time-lapse videót egy exobolygóról.

A valós adatokból összeállított felvételen a béta Pictoris b, a Jupiter tömegénél 12-szer nagyobb bolygó látható, amint kissé megdőlt pályáján a csillag körül kering. A time-lapse videó 2003 és 2020 között, azaz 17 év alatt gyűjtött felvételeket sűríti 10 másodpercbe. Ez alatt az idő alatt a bolygó a teljes pályájának kb. háromnegyedét teszi meg.

„További hat évnyi adatra van szükségünk ahhoz, hogy a teljes pályát láthassuk” – mondta Jason Wang Northwestern Egyetem munkatársa és a munka vezetője.

Az exobolygókról történő képalkotás szakértője, Wang a Northwestern Weinberg Művészeti és Tudományos Főiskola adjunktusa, valamint az Asztrofizikai Interdiszciplináris Kutatási és Kutatási Központ (CIERA) tagja. A múlt év végén Wang bemutatott egy 12 évet átfogó time-lapse videót egy négytagú exobolygós családról, amelyben a bolygók a csillaguk körül keringenek.

A béta Pictoris b egy hatalmas bolygó, a rendszer kb. 63 fényévnyire található a Földtől a Pictor csillagképben. A bolygó és csillaga közti távolság kb. tízszerese a Nap–Föld-távolságnak. Napunkhoz képest a beta Pictoris csillag 1,75-ször nagyobb tömegű és 8,7-szer több sugárzást bocsát ki, valamint nagyon fiatal, mindössze 20-26 millió éves.

Amikor 2003-ban először lefotózták a béta Pictoris b-t, a mérete és fényereje más exobolygókhoz képest könnyebben felismerhetővé tette. „Rendkívül fényes, ezért is az egyik első olyan exobolygó, amelyet valaha is felfedeztek és közvetlenül lefényképeztek. Olyan nagy, hogy a bolygó és barna törpe állapot határán van” – nyilatkozta Wang.

Wang évekkel ezelőtt kezdte nyomon követni az exobolygót, és először egy ötévnyi utazást összefoglaló videót készített. A time-lapse frissített, hosszabb verziójához Wang Malachi Noeltől, az illinoisi winnetkai New Trier High School diákjától kért segítséget. Noel 2022 nyarát a CIERA Research Experiences in Astronomy at CIERA for High School Students (REACH) programjának tagjaként töltötte, majd 2023. januártól REACH-diplomásként kezdett dolgozni Wang mentorálásával.

Noel mesterséges intelligencia által vezérelt képfeldolgozási technikákat alkalmazott három műszer archív képalkotási adatainak egységes elemzésére: egy a Gemini Obszervatóriumban, kettő pedig az Európai Déli Obszervatóriumban készült. Miután Noel egységesen feldolgozta az adatokat, Wang a mozgásinterpolációnak nevezett algoritmikus technikáját használta a hiányosságok kitöltésére, hogy folyamatos videót hozzon létre. Ellenkező esetben az exobolygó körbeugrálna ahelyett, hogy egyenletesen keringene a csillag körül.

„Ha csak egyesítenénk a képeket, a videó nagyon szaggatottnak tűnne, mert 17 éven keresztül nem néztük folyamatosan a rendszert minden nap” – mondta Wang. „Az algoritmus kisimítja ezt a szaggatottságot, és így el tudjuk képzelni, hogyan nézne ki a bolygó, ha minden nap látnánk.”

„A hosszú időintervallum miatt az adatok között sok különbözőség volt, ami gyakori adaptációt igényelt a képfeldolgozás közben” – nyilatkozta Noel. „Nagyon élveztem az adatokkal való munkát. Bár még túl korai ezt biztosra venni, az asztrofizika határozottan egy olyan karrierút, amelyet komolyan fontolgatok.”

A videó összeállításához Wang az adaptív optikának nevezett technológiát is használta a Föld légköre által okozott képelmosódás korrigálására, valamint speciális műszereket használt a rendszer központi csillaga fényének elnyomására, ezért van a videó közepén egy fekete kör.

Még ezekkel a technikákkal is olyan erős a csillag fénye, hogy túlragyogja az exobolygót, amikor az túl közel kerül hozzá. Ezeknél a szakaszoknál Wang „x”-szel jelölte a rövid ideig nem megfigyelhető exobolygót, így a nézők nyomon követhetik az útját.

Wang azt reméli, hogy az exobolygós videói bepillantást engednek a nézőknek a bolygók mozgásába, és megcsodálhatják az univerzum belső működését.

„Sokszor a tudományban absztrakt ötleteket vagy matematikai egyenleteket használunk” – mondta Wang. „De valami olyan, mint egy film, amit a saját szemünkkel láthatunk olyan zsigeri jellegű elismerést ad a fizikának, amit nem nyerhetnél el, ha pusztán egy grafikonon mutatnánk be ábrákat.”

A videó összeállításához Wang a Gemini Obszervatórium Gemini Planet Imager és az Európai Déli Obszervatórium NACO és SPHERE műszereinek adatait használta fel.

Forrás: news.northwestern.edu