由于這個鍍金望遠(yuǎn)鏡， Twitter 有一天因為一個昏暗的紅點而瘋狂。在48小時內(nèi)，全世界的人們都在目不轉(zhuǎn)睛地看著一個在時間本身誕生后不久的星系。

【資料圖】

但來自麻省理工學(xué)院的科學(xué)家警告說，人們應(yīng)該考慮擁有“超級英雄”望遠(yuǎn)鏡的一個關(guān)鍵科學(xué)后果。

他們想知道，如果JWST就像一個從零到一百的"范圍"升級，那么科學(xué)模型是否也需要從零到一百的重新啟動？科學(xué)家們幾十年來一直使用的數(shù)據(jù)集是否無法與該設(shè)備的能力相匹配，因此在揭示它試圖告訴我們的東西方面有所欠缺？

根據(jù)周四發(fā)表在《自然-天文學(xué)》雜志上的一項新研究，答案是肯定的。更具體地說，這篇論文表明，科學(xué)家們通常用來了解系外行星大氣層的一些光解析工具并不完全具備處理JWST特殊光數(shù)據(jù)的能力。從長遠(yuǎn)來看，這樣的阻礙可能會影響JWST最大規(guī)模的探索：尋找地外生命。

該研究的共同作者、麻省理工學(xué)院地球、大氣和行星科學(xué)系的研究生Prajwal Niraula在一份聲明中說：“目前，我們用來解密光譜信息的模型還達(dá)不到我們從詹姆斯-韋伯望遠(yuǎn)鏡得到的數(shù)據(jù)的精度和質(zhì)量。”“我們需要提高我們的水平。”

這里是思考這個難題的一種方式。在發(fā)現(xiàn)系外行星的過程中，科學(xué)家將一堆深空光線，或光子，數(shù)據(jù)輸入測試"不透明度"的模型。不透明度衡量的是光子如何輕易地穿過一種材料，并根據(jù)光的波長、材料溫度和壓力等因素而有所不同。

這意味著每一次這樣的互動都會留下光子屬性的蛛絲馬跡，因此，當(dāng)涉及到系外行星時，這些光子是通過什么樣的化學(xué)大氣到達(dá)光探測器的。這就是科學(xué)家如何從光數(shù)據(jù)中反向計算出系外行星的大氣層是由什么組成的。

在這種情況下，探測器的“聯(lián)絡(luò)人”是詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡 -- 但在該團隊的新研究中，在對最常用的不透明度模型進行測試后，研究人員看到JWST的光數(shù)據(jù)遇到了他們稱之為"準(zhǔn)確性墻"的問題。

研究人員說，該模型不夠敏感，無法解析諸如一顆行星的大氣溫度是300還是600開爾文，或者某種氣體占大氣層的5%還是25%。這種差異不僅具有統(tǒng)計學(xué)意義，而且按照Niraula的說法，“對于我們約束行星的形成機制和可靠地識別生物特征也很重要”。就是說，外星生命的證據(jù)。

更糟糕的是，該團隊還發(fā)現(xiàn)其模型有點掩蓋了其不確定的讀數(shù)。一些調(diào)整可以很容易地掩蓋不確定性，在結(jié)果不正確的情況下將其視為一個良好的擬合。

麻省理工學(xué)院EAPS的助理教授和研究報告的共同作者Julien de Wit在一份聲明中說：“我們發(fā)現(xiàn)，即使有一個錯誤的模型，也有足夠的參數(shù)可以調(diào)整，以獲得良好的擬合，這意味著你不會知道你的模型是錯誤的，它所告訴你的是錯誤的。”

展望未來，該團隊敦促改進不透明度模型，以適應(yīng)我們壯觀的JWST的啟示--特別是呼吁天文學(xué)和光譜學(xué)之間的交叉研究。

“如果我們完全知道光和物質(zhì)是如何相互作用的，有很多事情是可以做的，”Niraula說。“在地球周圍的條件下，我們知道得足夠好，但是一旦我們轉(zhuǎn)移到不同類型的大氣層，事情就會發(fā)生變化，這就是大量的數(shù)據(jù)，質(zhì)量越來越高，我們有可能被誤解。”

De Wit將目前的不透明度模型比作古代語言翻譯工具羅塞塔石碑，他解釋說，到目前為止，這個“羅塞塔石碑”一直做得很好，比如說哈勃太空望遠(yuǎn)鏡。

“但是現(xiàn)在我們要以韋伯的精度進入下一個層次，”這位研究人員說，“我們的‘翻譯’過程將阻止我們捕捉重要的細(xì)微之處，例如那些使一個星球是否適合居住的區(qū)別。”