På kanten af ​​kaos:Ny metode til analyse af eksoplanets stabilitet

Exoplaneter, der kredser om fjerne stjerner, kommer hurtigt i fokus med avanceret teknologi som Kepler -rumteleskopet. Det er svært at få fuld forståelse for disse systemer, fordi de oprindelige positioner og hastigheder på exoplaneterne er ukendte. Det er besværligt at afgøre, om systemdynamikken er kvasi-periodisk eller kaotisk dyrt og beregningsmæssigt krævende.

I denne uges Kaos , Tamás Kovács leverer en alternativ metode til stabilitetsanalyse af eksoplanetariske organer ved kun at bruge de observerede tidsseriedata til at udlede dynamiske målinger og kvantificere uforudsigeligheden af ​​exoplanetsystemer.

"Hvis vi ikke kender de styrende ligninger for et systems bevægelse, og vi har kun tidsserierne - det vi måler med teleskopet - så vil vi omdanne disse tidsserier til et komplekst netværk. I dette tilfælde, det kaldes et tilbagevendende netværk, "Kovács sagde." Dette netværk rummer alle de dynamiske funktioner i det underliggende system, vi ønsker at analysere. "

Papiret bygger på fysiker Floris Takens arbejde, der foreslog i 1981, at dynamikken i et system kunne rekonstrueres ved hjælp af en række observationer om systemets tilstand. Med Takens 'indlejringsteorem som udgangspunkt, Kovács bruger tidsforsinkelse til at rekonstruere en højdimensionel bane og derefter identificere tilbagefaldspunkter, hvor kroppe i faserummet er tæt på hinanden.

"Disse særlige punkter vil være hjørnerne og kanterne på det komplekse netværk, "Sagde Kovács." Når du har netværket, du kan omprogrammere dette netværk for at kunne anvende foranstaltninger som transitivitet, gennemsnitlig stillængde eller andre unikke for det netværk. "

Kovács tester metodens pålidelighed ved hjælp af et kendt system som model, Saturn's tre-kropssystem, Jupiter og solen, og anvender det derefter på Kepler 36b og 36c -systemet. Hans Kepler -systemresultater stemmer overens med det, man kender.

"Tidligere undersøgelser påpegede, at Kepler 36b og 36c er et helt specielt system, fordi fra den direkte simulering og de numeriske integrationer, vi ser, at systemet er på kanten af ​​kaoset, "Sagde Kovács." Nogle gange, den viser regelmæssig dynamik, og på andre tidspunkter, det ser ud til at være kaotisk. "

Forfatteren planlægger derefter at anvende sine metoder på systemer med mere end tre organer, teste dens skalerbarhed og undersøge dens evne til at håndtere længere tidsserier og skarpere datasæt.