Изследователи предложиха нов метод за откриване на екзопланети, които остават скрити в ярката светлина на своите звезди.

При стандартните методи на наблюдение детекторите регистрират почти един светлинен източник, тъй като планетата е твърде бледа и нейният сигнал се слива със звездния.

Новият подход се основава на по-детайлен анализ на фотоните

Той е предложен от Хенсу Чхве от университета „Ханян“ в Южна Корея и неговите колеги.

Вместо да се отчита само тяхната яркост, се вземат предвид и квантовите им свойства, като например формата на вълната.

След това специален алгоритъм възстановява информация за броя на обектите около звездата и тяхното местоположение. Предварителната версия на научния труд е публикувана в arXiv.

Заснемането на планета, подобна на Земята, в орбита около друга звезда е изключително трудно.

Нейният сигнал може да бъде стотици милиони, а понякога и милиарди пъти по-слаб от светлината на звездата.

Когато планетата е твърде близо до звездата си в небето, тяхната светлина се слива в едно общо петно.

Обикновеният детектор регистрира отделни фотони, но не винаги може да различи дали те идват от звездата или от планетата.

В квантовата механика обаче фотоните носят много повече информация от просто ниво на енергия или яркост.

Например, електромагнитната вълна има определена форма. Ако фотоните се сортират по тази форма преди да достигнат детектора, може да се запази част от информацията, която стандартната камера губи. Този подход е известен като пространствено-модово измерване.

За обработката на сигнала учените са разработили самообучаващ се алгоритъм

В процеса на работа той оценява колко обекта има около звездата и адаптира сортирането на фотоните. Броят на обектите не се задава ръчно, а се избира въз основа на статистически критерии.

Методът е тестван чрез компютърна симулация на система с една звезда и две планети. Едната планета е била десет хиляди пъти по-бледа от звездата, а другата – сто милиона пъти.

И двете са били толкова близо до звездата, че конвенционалната оптика не би могла да раздели светлината им.

В поредица от симулации алгоритъмът е определил правилно, че в системата има три обекта (звезда и две планети) в 72,5% от случаите.

Когато броят на обектите е бил установен вярно, програмата е локализирала планетите с точност до един пиксел.

Яркостта на най-бледата планета е била оценена с грешка не по-голяма от два пъти в 99,7% от опитите.

Впоследствие авторите усложнили задачата, като добавили грешка в насочването на виртуалния телескоп. В резултат на това процентът на успешните идентификации спаднал до 71,3%.

При реални наблюдения смущенията са много повече, така че методът тепърва ще трябва да бъде тестван с по-сложни модели и реално оборудване.

Засега това е само компютърна симулация.

Следващата стъпка е да се установи дали е възможно да се създадат инструменти за квантов анализ на светлината, които да се използват за търсене на планети, стотици милиони пъти по-бледи от своите звезди.