’n Nuutontwikkelde metode beskryf periodieke veranderinge in die helderheid van sterre wiskundig. Die model kan ook toegepas word op soortgelyke veranderlike verskynsels soos klimatologie en sonbestraling. Krediet: © 2021 Morgan Bennett Smith
Die ontwikkelende periodisiteit van die helderheid van sekere soorte sterre kan nou wiskundig beskryf word.
Nie alle sterre skyn heeltyd helder nie. Sommige het 'n helderheid wat ritmies verander as gevolg van sikliese verskynsels soos verbygaande planete of die ruk van ander sterre. Ander toon 'n stadige verandering in hierdie periodisiteit oor tyd wat moeilik kan wees om te onderskei of wiskundig vas te lê. KAUST se Soumya Das en Marc Genton het nou 'n metode ontwikkel om hierdie ontwikkelende periodisiteit binne die raamwerk van wiskundig "siklostasionêre" prosesse te bring.
"Dit kan moeilik wees om die variasies van die helderheid van veranderlike sterre te verduidelik tensy hulle 'n gereelde patroon oor tyd volg," sê Das. “In hierdie studie het ons metodes geskep wat die evolusie van die helderheid van ’n veranderlike ster kan verduidelik, selfs al wyk dit van streng periodisiteit of konstante amplitude af.”
Klassieke siklostasionêre prosesse het 'n maklik definieerbare variasie oor tyd, soos die sweep van 'n vuurtoringstraal of die jaarlikse variasie in sonbestraling op 'n gegewe plek. Hier verwys "stasionêr" na die konstante aard van die periodisiteit oor tyd en beskryf hoogs voorspelbare prosesse soos 'n roterende as of 'n vuurtoringbalk. Wanneer die periode of amplitude egter stadig oor baie siklusse verander, misluk die wiskunde vir siklostasionêre prosesse.
Die span het hul metode toegepas om die lig wat deur die veranderlike ster R Hydrae uitgestraal word te modelleer, wat 'n verlangsaming van sy tydperk van 420 tot 380 dae tussen 1900 en 1950 getoon het. Krediet: © 2021 Morgan Bennett Smith
"Ons noem so 'n proses 'n ontwikkelende periode en amplitude siklostasionêre, of EPACS, proses," sê Das. "Aangesien EPACS-prosesse meer buigsaam is as siklostasionêre prosesse, kan dit gebruik word om 'n wye verskeidenheid werklike scenario's te modelleer."
Das en Genton het die nie-stasionêre periode en amplitude gemodelleer deur dit te definieer as funksies wat oor tyd verskil. Deur dit te doen, het hulle die definisie van 'n siklostasionêre proses uitgebrei om die verwantskap tussen veranderlikes, soos die helderheid en periodieke siklus vir 'n veranderlike ster, beter te beskryf. Hulle het toe 'n iteratiewe benadering gebruik om sleutelparameters te verfyn om die model by die waargenome proses te pas.
"Ons het ons metode toegepas om die lig wat deur die veranderlike ster R Hydrae uitgestraal word, te modelleer, wat 'n verlangsaming van sy tydperk van 420 tot 380 dae tussen 1900 en 1950 getoon het," sê Das. "Ons benadering het getoon dat R Hydrae 'n ontwikkelende tydperk en amplitude-korrelasiestruktuur het wat nie in vorige werk vasgelê is nie."
Wat belangrik is, omdat hierdie benadering EPACS-prosesse terugkoppel aan klassieke siklostasionêre teorie, maak die pas van 'n EPACS-proses dit moontlik om bestaande metodes vir siklostasionêre prosesse te gebruik.
"Ons metode kan ook toegepas word op soortgelyke verskynsels anders as veranderlike sterre, soos klimatologie en omgewingsmetrie, en veral vir sonbestraling, wat nuttig kan wees om energie-oes in Saoedi-Arabië te voorspel," sê Das.
Verwysing: "Cyclostationary Processes With Evolving Periods and Amplitudes" deur Soumya Das en Marc G. Genton, 4 Februarie 2021, IEEE-transaksies op seinverwerking.
DOI: 10.1109/TSP.2021.3057268
