要填補 NASA 開普勒太空望遠鏡的空缺並非易事。自 2009 年發射以來，開普勒已經發現了近四分之三的 3,700 多顆已知系外行星。還有數千顆候選行星等待確認。
因此，NASA 在其下一個行星搜尋任務中採取了不同的方法。4 月 18 日，該機構發射了耗資 3.37 億美元的凌星系外行星巡天衛星 (TESS)，該衛星將仔細檢查 20 萬顆附近的明亮恆星，尋找環繞行星的跡象。TESS 可能會發現比開普勒更少的行星，但它們可以說將更加重要。
“我們關心的不是行星的數量，而是它們環繞附近恆星執行這一事實，”位於劍橋馬薩諸塞州理工學院 (MIT) 的天體物理學家兼 TESS 副科學主管薩拉·西格說。
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TESS 旨在識別行星，這些行星足夠靠近地球，天文學家可以詳細探索它們。團隊科學家估計，該航天器將發現 500 多顆不超過地球兩倍大小的行星。這些世界將構成未來幾十年進一步研究的基礎，包括尋找生命跡象。“我們將看到系外行星研究的全新開端，”西格說。
會見鄰居
開普勒和 TESS 都旨在掃描天空以尋找行星凌星現象，即當行星穿過恆星表面並暫時阻擋其部分光芒時發生的輕微變暗。在其大部分任務中，開普勒凝視著宇宙深邃而狹窄的一角——從地球向外窺視約 920 秒差距（3,000 光年），但僅覆蓋天空的 0.25%。它的天體普查表明，行星在整個銀河系中都很常見。“我們發現行星無處不在，”NASA 戈達德太空飛行中心（位於馬里蘭州格林貝爾特）的天體物理學家伊麗莎·昆塔納說。
相比之下，TESS 將淺而廣——觀察地球 90 秒差距範圍內的恆星，但覆蓋超過 85% 的天空。它的四個攝像頭將使航天器的視場大約是開普勒的 20 倍。TESS 將首先掃描南半球天空，然後在一年後將注意力轉向北半球恆星；總而言之，它將觀察至少 3000 萬個天體。
觀測區域將在南、北黃道極重疊，黃道極是垂直於地球軌道平面的點。這是經過設計的，因為NASA 的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡，現在計劃於 2020 年發射，也將能夠在任何給定時間研究這些區域。韋伯 6.5 米的主鏡將允許對行星大氣進行詳細的光譜研究，但它將在其他天文研究中受到高度需求。“韋伯的時間將非常寶貴，”麻省理工學院天體物理學家兼 TESS 首席研究員喬治·R·裡克說。
一旦 TESS 發現有趣的行星候選者，一系列地面天文臺將開始行動。這些天文臺將包括行星搜尋的堅定支持者，例如位於智利拉西拉的歐洲南方天文臺的 HARPS 儀器，以及新的微型系外行星徑向速度陣列 (MINERVA)-Australis，這是一個計劃在澳大利亞圖文巴附近建造的五個 0.7 米望遠鏡組。“如果需要，我們有能力每晚集中精力研究一個目標，”南昆士蘭大學天文學家羅布·威滕邁耶說，他幫助領導 MINERVA-Australis。
這些和其他地面望遠鏡將能夠推斷出 TESS 行星的質量，並由此推斷出它們的成分——是岩石、冰、氣體還是其他物質。
一個全新的世界
最近的研究表明，TESS 可能會產生比之前認為的更大的收穫。今年早些時候，麻省理工學院天文學家莎拉·巴拉德重新計算了 TESS 可能在環繞涼爽且數量眾多的 M 矮星周圍發現多少行星——並預測大約有 990 顆這樣的行星，比早期估計多 1.5 倍。大量的發現將使天文學家能夠開始比較廣闊的系外行星類別：例如，瞭解恆星耀斑如何影響行星大氣層，或者不同年齡的恆星周圍環繞著哪些型別的行星。
TESS 很快就會有夥伴。歐洲航天局 (ESA) 計劃在今年晚些時候發射其系外行星特性探測衛星。該航天器將測量已知行星的大小——從比地球稍大的行星到大約海王星大小的行星——這些行星環繞附近的明亮恆星執行。歐空局還在為 2020 年代規劃兩個任務：PLATO 用於研究地球大小的系外行星，以及ARIEL 用於研究行星大氣層。
下一代任務將及時到來：開普勒已接近尾聲，只剩下幾個月的燃料來幫助它做出最後的發現。
本文經許可轉載，並於2018 年 4 月 4 日首次發表。