La periodicità in evoluzione della luminosità di certi tipi di stelle può ora essere descritta matematicamente.

Non tutte le stelle brillano sempre luminose. Alcuni hanno una luminosità che cambia ritmicamente a causa di fenomeni ciclici come il passaggio di pianeti o lo strattone di altre stelle. Altri mostrano un lento cambiamento di questa periodicità nel tempo che può essere difficile da discernere o catturare matematicamente. Soumya Das e Marc Genton di KAUST hanno ora sviluppato un metodo per portare questa periodicità in evoluzione nel quadro di processi matematicamente "ciclostazionari".

"Può essere difficile spiegare le variazioni della luminosità delle stelle variabili a meno che non seguano uno schema regolare nel tempo, " dice Das. "In questo studio abbiamo creato metodi che possono spiegare l'evoluzione della luminosità di una stella variabile, anche se si discosta da una periodicità rigorosa o da un'ampiezza costante."

I processi ciclostazionari classici hanno una variazione facilmente definibile nel tempo, come il raggio di un faro o la variazione annuale dell'irraggiamento solare in un dato luogo. Qui, "stazionario" si riferisce alla natura costante della periodicità nel tempo e descrive processi altamente prevedibili come un albero rotante o un raggio di un faro. Però, quando il periodo o l'ampiezza cambia lentamente nel corso di molti cicli, la matematica per i processi ciclostazionari fallisce.

"Chiamiamo un tale processo un periodo in evoluzione e un'ampiezza ciclostazionaria, o EPAC, processi, " dice Das. "Poiché i processi EPACS sono più flessibili dei processi ciclostazionari, possono essere utilizzati per modellare un'ampia varietà di scenari di vita reale".

Das e Genton hanno modellato il periodo e l'ampiezza non stazionari definendoli come funzioni che variano nel tempo. Nel fare ciò, hanno ampliato la definizione di processo ciclostazionario per descrivere meglio la relazione tra le variabili, come la luminosità e il ciclo periodico di una stella variabile. Hanno quindi utilizzato un approccio iterativo per perfezionare i parametri chiave al fine di adattare il modello al processo osservato.

"Abbiamo applicato il nostro metodo per modellare la luce emessa dalla stella variabile R Hydrae, che ha mostrato un rallentamento del suo periodo da 420 a 380 giorni tra il 1900 e il 1950, " dice Das. "Il nostro approccio ha mostrato che R Hydrae ha un periodo in evoluzione e una struttura di correlazione dell'ampiezza che non è stata catturata nel lavoro precedente".

È importante sottolineare che poiché questo approccio collega i processi EPACS alla teoria ciclostazionaria classica, quindi l'adozione di un processo EPACS consente di utilizzare i metodi esistenti per i processi ciclostazionari.

"Il nostro metodo può essere applicato anche a fenomeni simili diversi dalle stelle variabili, quali climatologia e ambiente, e in particolare per l'irraggiamento solare, che potrebbe essere utile per prevedere la raccolta di energia in Arabia Saudita, "Dice dice.