行星獵手航天器透過探測已知系外行星展示其能力

開普勒對已編目系外行星軌道的敏感性預示著其尋找類地世界的能力良好


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美國宇航局的開普勒航天器,它可能很快透過展示類地世界在銀河系中有多麼普遍,來幫助科學家將我們的星球置於其銀河系背景中,目前開局良好。

這架太空望遠鏡於三月發射,並於五月開始其科學任務,將花費三年多的時間觀測天鵝座和天琴座北部星群附近的一片10萬顆恆星區域。 如果這些恆星擁有與開普勒視線對齊的行星系統,那麼航天器的光度計應該能夠探測到行星凌星或從恆星前方經過時引起的週期性變暗。

已經透過地面和其他航天器,利用凌星搜尋和其他方法,探測到數百顆系外行星——太陽系以外的行星。但是當前的系外行星目錄主要反映的是容易找到的目標——軌道緊湊的超大行星,它們對恆星的可見或引力影響更為顯著。 這些行星中有很多被稱為熱木星。

開普勒的任務是尋找更小、更像我們自己星球的世界,理想情況下是在各自恆星所謂的宜居帶中,處於舒適的、能夠支援生命存在的軌道上。

本週科學雜誌上的一篇論文,使用了開普勒收集的10天早期資料,證明了該航天器發現大型行星的能力,並令人鼓舞地表明,地球大小的天體也在其探測範圍內。

在這項研究中,開普勒團隊表明,資料清楚地揭示了HAT-P-7 b的週期性凌星引起的變暗,HAT-P-7 b是一顆質量幾乎是木星兩倍的系外行星,它圍繞距離約1000光年的恆星HAT-P-7執行。 這顆系外行星是去年由地面天文臺發現的,它離其恆星非常近,以至於只需2.2天即可完成一次環繞——使其成為一顆非常熱的木星。

美國宇航局艾姆斯研究中心(位於加利福尼亞州莫菲特菲爾德)的開普勒副首席研究員David Koch說:“實際上,它非常熱,以至於會發光,就像您烤箱或烤麵包機中的加熱元件一樣。” 除了HAT-P-7 b從其恆星前方經過時星光的下降之外,開普勒還能夠探測到系外行星的光芒,當行星在其旁邊可見時,這在資料中表現為來自恆星的發射增加。

至關重要的是,當HAT-P-7 b從其恆星後方經過時,開普勒還探測到亮度略有下降,這遠不如行星從恆星前方經過時相關的變暗那麼明顯——此時航天器僅看到恆星的光,而沒有來自系外行星的反射和光芒。

Koch說:“當行星繞恆星執行時,當它從恆星前方經過時,當然,您會看到凌星——行星正在阻擋來自恆星的光。” “當行星從恆星後方經過時,恆星現在正在阻擋來自那顆發光紅色行星的光,這會導致所謂的掩星。”

掩星現象遠不如行星凌星現象顯著,因此開普勒跟蹤大型行星掩星的能力表明,它將能夠探測到較小行星的凌星。

加州大學伯克利分校的天文學家Paul Kalas(他不是開普勒團隊的成員)說,這項新研究的關鍵觀察結果是,當行星從其恆星後方經過時,HAT-P-7 b光曲線中的小幅下降“大致相當於地球大小的行星從其母恆星前方經過時的訊號”。

探測更小、更冷的行星是一個漫長的過程。 我們所知的唯一真正類地行星——我們的地球——繞其恆星執行所需的時間是HAT-P-7 b的150多倍,因此收集多個軌道上類似行星的資料將需要數年時間。

即使是開普勒發現的新的熱木星和其他近軌道行星,也需要進行大量的地面後續觀測才能確認。(正如Koch指出的那樣,恆星的週期性變暗可以用雙星系統中一顆恆星掩食另一顆恆星來解釋。) Koch表示,他預計開普勒發現的第一批大型系外行星將於明年年初開始公佈。

與此同時,Kalas說,開普勒將能夠探測到類地行星的早期證據是“絕對令人信服的”。 “本質上,他們正在為科學的未來提供一個視窗:開普勒很快將探測到太陽系外的地球大小的行星。”

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