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開普勒探測器的任務非常明確:持續警惕地觀察一大片恆星,看看它們是否會定期變暗,即使只是輕微地變暗。其理念是,一顆行星從其宿主恆星前方經過時,會透過遮擋一部分星光來向開普勒探測器暴露自身。這種凌星法已經取得了成果:美國宇航局的開普勒探測器在其2009年發射後的最初幾周內就發現了五顆行星,並且在過去的十年中,從地面和其他探測器又探測到了數十顆行星。但開普勒探測器的優勢在於其對類地行星——位於允許液態水存在的溫帶軌道上的小型陸地世界的獨特靈敏度。
一項新的研究表明,同樣的靈敏度可能使開普勒探測器能夠識別奧爾特雲中的天體——人們普遍認為奧爾特雲充滿了太陽系外圍,但從未被直接觀測到的巨大彗星之海。荷蘭天文學家揚·奧爾特在1950年預測了奧爾特雲的存在,以此來解釋從遙遠的地方衝入太陽系內部的彗星的起源。一些已知的遙遠天體被假設屬於奧爾特雲最內層邊緣,但它們的真實來源仍然未知。
在3月1日出版的《天體物理學雜誌快報》中,加州理工學院的埃蘭·奧費克和特拉維夫大學的埃胡德·納卡爾估計,在開普勒探測器為期3.5年的系外行星搜尋任務中,它可能會觀測到多達100次奧爾特雲天體對其目標恆星的凌星現象。奧費克和納卡爾提出,如果開普勒探測到足夠多的凌星現象,這些資料可以用來對奧爾特雲的位置和大小分佈進行觀測限制。
這並非首次使用太空望遠鏡以這種方式尋找遙遠的太陽系天體。在12月,奧費克和他的同事報告說,在存檔的哈勃太空望遠鏡資料中發現了一次由柯伊伯帶中的天體引起的凌星現象,柯伊伯帶是冥王星所在的冰冷碎片帶。並且一篇2004年的論文提出,開普勒探測器可能能夠發現柯伊伯帶天體,儘管奧費克表示,他和納卡爾的計算表明這不會發生。探測器的視線與太陽系行星的軌道平面呈高角度,這使得它更有可能探測到球狀奧爾特雲中的天體,而不是更扁平的柯伊伯帶中的天體。
臺灣台北中研院天文及天文物理研究所的天文學家馬修·萊納表示,他認為這項提議是合理的,即使開普勒探測器的曝光時間比凌星現象的持續時間長得多。因此,每次凌星現象只會顯示為一次讀數中的星光下降,而系外行星的凌星現象則會分佈在多次讀數中。“這些事件相對於曝光時間來說很短,”萊納說,“但開普勒探測器也具有非常高的光度[光強度]精度,因此它應該對至少某些事件敏感。”
開普勒探測器需要探測到幾個候選事件,天文學家才能自信地將它們與奧爾特雲天體的凌星現象聯絡起來,而不是例如與探測器故障聯絡起來。奧費克和納卡爾提出了真實性測試,這將有利於可行的凌星現象而不是隨機噪聲,例如檢查凌星現象是否傾向於發生在從開普勒探測器的視角看起來較小的恆星上,或者凌星率是否取決於探測器的運動。
奧費克承認,要明確識別奧爾特雲彗星,需要開普勒探測器產生大量的凌星現象,考慮到對奧爾特雲的構成知之甚少,這幾乎無法保證。根據對奧爾特雲特性的各種估計,奧費克和納卡爾計算出,在開普勒探測器的任務中,可能會發現零到100次凌星現象。“這裡最大的‘如果’是,要實現這一點,你需要探測到許多事件,”奧費克說。他指出,粗略地說,幾十次的事件計數將使天文學家能夠說出一些關於開普勒探測器看到的奧爾特雲天體的資訊。
奧費克說:“如果對奧爾特雲內容的估計是正確的,我們很有可能探測到超過10個事件。”“如果你什麼都沒探測到,你仍然會對奧爾特雲的內容施加迄今為止最強的約束。”