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令人著迷的系外行星,終於可以解開神秘面紗了!新設備了解一下?


天文在線百家榜創作者,金芒計劃簽約創作者,科學達人,優質創作者本文參加百家號#科學了不起#系列征文賽。美國宇航局NASA正聚焦系外行星以觀察...

- 2020年11月24日23時55分
- 科學文摘 / 天文在線

百家榜創作者,金芒計劃簽約創作者,科學達人,優質創作者

本文參加百家號 #科學了不起# 系列征文賽。

美國宇航局NASA正聚焦系外行星以觀察其大氣情況

ARIEL “瞪羚號 ”系外行星探測器是首個完全專注於系外行星大氣的航天器。NASA期望借助重要儀器以收集珍貴數據。

由Mike Brown拍攝於2019年11月11日,記錄了星球背後的景象。

美國宇航局NASA正在仔細研究太陽系外的行星。該研究最初將重點放在熾熱的行星(hot planets)上,目的是了解構成其大氣層的原因。

“我們獲得的有關系外行星的信息越多,我們越能理解太陽系的起源,這也能方便我們對於別處類地行星的搜索。”美國宇航局華盛頓科學任務局副局長托馬斯·祖布琛(Thomas Zurbuchen)在一次講話中談道。

這個機構將要提供一個儀器給歐洲航天局的系外行星大氣遙感紅外大型巡天(ARIEL)任務。該儀器被稱作“有助於ARIEL的系外行星光譜學”,簡稱CASE(the Contribution to ARIEL Spectroscopy of Exoplanets)。該儀器計劃在2028年共同發射。

該研究可以幫助科學家更多地了解系外行星繞太陽系外的恒星運行的信息。該機構的系外行星檔案羅列了由系外行星淩星巡天衛星(TESS)等系統發現的4093顆已確認的行星,該系統還曾確認其他1361顆潛在的候選行星。總體來說,NASA還有更多4690個可能被判定為系外行星的發現。

一部分上述行星甚至在理論上可能存在生命。這種行星存在於古迪洛克帶(Goldilocks zone)內——“古迪洛克帶”是指它們處在離他們的恒星正好合適的距離,在這個距離下,它們可以儲存液態水,從而存在容納外星生物的可能性。不巧的是,六月的研究表明,由於大氣層中有毒氣體的存在,這一宜居區域的範圍對複雜的有機體來說可能要狹小得多。

借助新的CASE設備,研究人員就可以更好地了解這些系外行星周圍的大氣了。

一幅描繪氣態巨行星圍繞恒星HD100546形成的印象畫

NASA的系外行星工具:它是如何揭開地外世界的面紗的?

像TESS這樣的裝置已通過觀察恒星發現了一些行星。這些系統衡量恒星光線的變化,從而判斷是否有行星正在圍繞該恒星運行。CASE則更進一步,考察那些行星以了解是什麼使他們像時鐘一般滴答運轉。

CASE將會觀察來自恒星的光線,並在行星經過自己和恒星之間時監測光線的變化。同時,當行星運行到恒星的另一側,即恒星處在行星和CASE系統之間時,它也會觀測由行星反射的光。這將提供給研究人員一種關於行星大氣層的組成和溫度的構想。

盡管望遠鏡可以為這一挑戰提供幫助,它們的作用依然是有限的。這是因為他們需要專注於眾多的項目,不可能將所有時間花費在系外行星上。CASE則是第一個全職投身於研究系外行星的裝置。成為“第一個”意味著獲取更多的數據,這將有助於科學家們識別趨勢並進一步調整研究方法。

該項目將主要研究溫度高於600華氏度(315.6攝氏度)的行星——它們可能具有更短的軌道周期,因而可以提供更多觀察過境的機會。該項目利用了兩個探測器,它們既可以收集光譜上的近紅外部分,也可以獲取可見光部分。CASE將會與ARIEL上的紅外光譜儀配對,以便處理其他波長。

這一對儀器將會穿梭到距離地球一百萬英裏之外的拉格朗日點2(圖示L2處)。這一點與NASA將於2021年發射的韋伯空間望遠鏡相同,應當能在太空中提供一個穩定的位置。韋伯空間望遠鏡將會通過詳細研究行星的一部分來補充ARIEL的工作。

圖示L2點是韋伯空間望遠鏡將處在的位置。

通過來自ARIEL的額外資料,研究人員將更進一步地了解我們太陽系之外的行星。

“當我們著眼於下一代空間望遠鏡和儀器時,系外行星科學激動人心的時刻便來臨了。”位於華盛頓的美國宇航局總部天體物理學處處長保羅·赫茲在一次講話中表示。

作者: Mike Brown

FY:羽良兔

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