據路透社報導，德國德累斯頓學院的理論天體化學學家Kevinfú取得了一項罕見的成就。他為估算行星和衛星的光反射所需的一個古老的物理問題得出了新的解決方案。如今，可以用一種簡單的方法來解釋數據，比如了解行星大氣層。新的公式可能會被列入未來的教科書中。
幾千年來，人類仍然在觀察月相的變化。當地球向我們展示它的不同“面貌”時，地球反射的太陽光的上升和增長，被稱為"相位曲線"。檢測地球和太陽系行星的相位曲線是天文學的一個古老分支，起碼可以溯源到一個世紀曾經。這種相位曲線的形狀編碼了關于這種天體的表面和大氣的信息。在現代，天文學家借助空間望遠鏡，如哈勃、斯皮策、TESS和，檢測了系外行星的相位曲線。這種觀測結果與理論預測進行了比較。為了做到這一點，人們須要一種估算這種相位曲線的方式。這涉及到尋求一個有關幅射數學學的困難物理問題的解決方案。
自18世紀以來，估算相位曲線的方式早已存在。這種解決方案中最古老的可以溯源到生活在18世紀的英國物理家、物理學家和天文學家約翰·海因里希·蘭伯特。估算太陽系行星反射光的問題是由英國天文學家亨利·諾里斯·羅素在1916年一篇有影響力的論文中提出的。另一個知名的1981年的解決方案歸功于德國地球科學家BruceHapke，他是在俄羅斯裔日本人諾貝爾獎獲得者于1960年所做的精典工作的基礎上提出的。Hapke開創了使用相位曲線的物理解法研究地球的先河。南斯拉夫化學學家在其1975年出版的具有影響力的教科書中也對天體反射光的研究作出了重要貢獻。遭到那些科學家工作的啟發，奧斯陸學院空間和可居住性中心CSH的理論天體化學學家Kevinfú發覺了一整個估算相位曲線的新物理解決方案系列。這篇論文由Kevinfú與蘇黎世學院與日內瓦學院共同管理的國家研究中心NCCR的Brett以及CSH的合作撰寫，剛才發表在《自然-天文學》雜志上。
普遍適用的解決方案
“我很辛運，這種偉大的科學家早已完成了這一豐富的工作。Hapke發覺了一種更簡單的方式來寫下的精典解決方案，他知名地解決了各向同性散射的幅射轉移多項式。早已意識到，人們起碼可以在兩個物理座標系中研究這個問題。”Sara在她2010年的教科書中對這個問題進行了總結，因而導致了Kevinfú的注意。
通過結合這種看法，Kevinfú才能寫下反射硬度（反照率）和相位曲線形狀的物理解決方案，既完全在紙上又不須要利用計算機。“這些解決方案的突破性方面是，它們對任何反射法都有效，這意味著它們可以被用于特別普遍的方法。當我將這種紙筆估算與其他研究人員使用計算機估算的結果進行比較時，決定性的時刻到來了。”Kevin說：“我被她們的匹配程度嚇到了。”
對土星相位曲線的成功剖析
Kevin說：“讓我激動的不僅僅是新理論的發覺天體物理學什么意思，還有它對解釋數據的重大意義。”例如，卡西尼號航天器在21世紀初檢測了土星的相位曲線，但先前沒有對那些數據進行深入剖析，可能是由于估算成本太高。有了這個新的解決方案系列，Kevin才能剖析卡西尼號的相位曲線，并推測出土星的大氣層飽含了由不同大小的小型不規則顆粒組成的云。這項研究剛才由《天體化學學刊物》發表，與日本佛羅里達州休斯敦學院的卡西尼號數據專家和行星科學家李立明合作。
剖析空間望遠鏡數據的新可能性
Kevin表示：“在紙上寫下反射光相位曲線的物理解決方案的能力，意味著人們可以在幾秒鐘內用它們來剖析數據。”它開辟了先前不可行的解釋數據的新方式。Kevin正在與-（目前在倫敦天文臺）合作，進一步推廣這種物理解決方案。Kevin說：“-是一個比我更有天賦的應用物理家，我們承諾在不久的將來會有令人激動的結果。”
在《自然-天文學》發表的論文中，Kevin和他的合作者展示了一種剖析開普勒太空望遠鏡中系外行星-7b相位曲線的新方式。Brett領導了該論文的數據剖析部份。“Brett在我的研究小組中領導任務的數據剖析，他的現代數據科學方式對于成功地將物理解決方案應用于真實數據至關重要，”Kevin解釋說。她們目前正在與英國領導的TESS空間望遠鏡的科學家合作，剖析TESS相位曲線數據。Kevin構想，這種新的解決方案將帶來剖析正式到來的、耗資100億港元的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡的相位曲線數據的新方式，該望遠鏡將于2021年晚些時侯發射。Kevin說：“最讓我激動的是，這種物理解決方案在我離開后仍將常年有效天體物理學什么意思，并可能步入標準教科書。”