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在過去的幾天裡,許多新聞文章都宣揚了一個整潔的天文里程碑的透過——發現了第 500 顆已知的太陽系外行星。在過去的 15 年裡,這些太陽系外世界或系外行星的數量已經從個位數攀升到幾十個,然後到數百個。現在發現的速度如此之快,以至於已識別的行星目錄在一年多一點的時間裡就從 400 個躍升至 500 個條目。
但是,這位負責系外行星界首選目錄的天文學家在採訪中以及在給其他研究人員的電子郵件中,緩和了圍繞第 500 顆行星里程碑的興奮情緒,建議在對計數賦予過多的精確性時要謹慎。巴黎天文臺的天文學家讓·施耐德(Jean Schneider)自 1995 年以來一直維護著 《系外行星百科全書》,這是一個外觀樸素的網站,其中記錄了已知系外行星以及未確認或有爭議的系外行星的大量資料。
我們與施耐德談論了將任何給定行星識別為第 500 顆行星的困難,系外行星科學的未來,以及他如何成為太陽系外世界非官方記錄員的。
[以下是採訪的編輯稿。]
是什麼促使您在 1995 年開始編制目錄?
首先,我當時發現了網路,我覺得它太棒了。
我認為在宇宙中尋找生命極其重要,我想盡一切努力鼓勵尋找生命和其他行星的工作,並可能團結社群。
因此,擁有不僅是一個目錄,而且還有一個包含參考文獻和會議連結的網站,我認為這是幫助建立社群的好事。
而且,當時我們還不知道我們會發現這麼多行星!
這是您獨自完成的嗎?
是的。現在我有一位計算機助理,僅此而已。
您有沒有想過您會成為系外行星界的非官方記錄員?
一點也沒有,一點也沒有。正是熱情促使我這樣做。
當然,早在 1995 年,沒什麼可編目的。現在有數百顆行星,而且還在不斷增加。這佔據了您多少時間?
過去我每天早上花大約半個小時。但現在,我每天早上要花一個小時。
關鍵是要有規律。您必須跟上文獻和人們傳送給我的資訊。在這一點上,我認識世界上所有人,所以我知道發生了什麼。
最近,有很多關於發現“第 500 顆”系外行星的討論。為什麼您建議對慶祝這一里程碑保持一點謹慎?
原因有幾個。首先,對於什麼是行星,什麼是褐矮星,沒有共識。我們不確切知道在質量尺度上行星在哪裡停止,褐矮星在哪裡開始。此外,質量尺度不是一個好的標準。所以那裡有一些模糊性。
我決定將天體取到 20 個木星質量。但這是任意的,而且永遠是任意的。這個問題沒有好的解決方案。
其次,在測量質量時總會出錯。如果一個天體的質量為 20.5 個木星質量,誤差為正負 2 個木星質量,我該怎麼辦?這是另一個問題。為了解決這個問題,我決定在一個標準誤差範圍內保持靈活性。如果天體在 20 個木星質量的一個標準偏差範圍內,我就將其納入。
重要的是要清楚地說明這一點。這就是為什麼有一個解釋說明的“readme”檔案。
我想說的另一個評論是,我認為最好擁有比那些真正得到確認的天體多一點的物件,因為這個目錄也是一個工作工具,可以幫助世界各地的天文學家不要錯過一個有趣的候選物件,以便他們可以研究它。
即便如此,我估計只有大約 5 顆行星被撤回,也就是 1%。
未確認的、有爭議的和被撤回的行星列表現在有幾十個又幾十個物件。您是否收到過天文學家關於他們的行星被降級的憤怒電子郵件或電話?
幾乎沒有。15 年來,我可能收到過 5 到 10 條憤怒的資訊和數百條鼓勵的資訊。
您認為為什麼人們如此文明?
因為它很合理 [笑]。我有合理的論證;這不僅僅是...我不知道用什麼詞來形容,但在法語中是caprice。
在過去的 15 年裡,您一直在密切關注系外行星領域。您認為未來幾年情況會如何發展?
我認為視向速度測量將提供數百到數千顆行星,僅此而已。天體測量,特別是蓋亞任務,預計將透過天體測量提供數千顆行星,因為它們正在調查 10 億顆恆星。至於微透鏡,如果像 WFIRST 這樣的任務最終在 2020 年啟動,他們可能會有數百顆行星。直接成像肯定會提供一百多個,但不會超過幾百個,因為使用直接成像,您無法在星系中走得太遠。而開普勒任務將提供許多,至少幾十顆位於其母星宜居帶的地球大小的行星。
行星的數量將增加到 2030 年左右,然後開始停止。另一個步驟將開始,這將是越來越密切地描述這些行星。檢測越來越多的分子,調查這些行星的氣候等等。我們最終可以做的另一件事是製作行星的地圖——製作多畫素影像,真正看到大陸。但這要到 2050 年。
您認為我們是否會達到一個停止發現行星的程度?
除了使用 所謂的微透鏡方法,我們無法探測到太遠的行星。是的,透過視向速度方法,以及使用非常大的望遠鏡,人們也可以探測到遠達一千秒差距 [約 3,000 光年] 的行星。但這些行星不會很有趣;它們可能在統計學上很有趣,但很難詳細研究它們,因為它們太遠了,因此太暗淡了,而且很難與它們的母星分離。
我們將充分忙於研究距離我們較近的行星,比如 20 或 30 秒差距 [65 到 100 光年] 的行星。
一旦我們找到了附近的宜居行星,我們該如何弄清楚它們是否有人居住?我們是否走在正確的軌道上?
對我來說,首要任務是對行星進行光譜調查。這意味著要對行星系統進行成像,並測量行星軌道中行星的顏色(如果你願意的話),以瞭解行星中存在哪些分子,軌道周圍的氣候演變是什麼——以觀察季節。透過直接成像,我們甚至可以測量行星上的一天持續時間。
為此,我們需要對行星系統進行直接成像。這是首要任務。很遺憾十年調查沒有朝這個方向發展。[編者注:十年調查是由美國國家研究委員會編寫的一份有影響力的報告,旨在指導未來幾年的天文和天體物理學研究。]
那麼,這將類似於長期討論的陸地行星探測器 [TPF] 任務嗎?
是的。但我們可以從小規模開始,而不是完整的 TPF,而是一個可以監測巨行星和非常靠近的類地行星或超級地球行星的小型 TPF。因為半徑比地球大兩倍的超級地球也可能是宜居的,但探測起來容易四倍。
在巴黎天文臺,我們與一些美國同事一起,正在向歐洲航天局提交一份關於此事的提案。