編者按:以下文章經許可轉載自《對話》,這是一個報道最新研究的線上出版物。
世界各地的人們正在被邀請學習如何使用由德克薩斯大學奧斯汀分校和加州大學聖克魯斯分校的科學家們設計的兩個新的線上應用程式來搜尋行星。
這些應用程式使用來自自動化行星搜尋器(APF),利克天文臺最新望遠鏡的資料。APF是第一個機器人操作望遠鏡,用於監測整個天空中的恆星。它經過最佳化,用於探測圍繞附近恆星執行的行星——即所謂的系外行星。
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Systemic是一個應用程式,它收集來自APF和其他天文臺的觀測資料,並將其提供給公眾。任何人都可以訪問一個簡化的介面,並按照天文學家所採取的步驟,從望遠鏡收集到的微小多普勒頻移中提取行星訊號。
學生和業餘愛好者可以透過自己的網路瀏覽器瞭解科學發現的過程,甚至可以對資料進行自己的分析,以驗證行星的發現。
第二個應用程式,SuperPlanetCrash,是一個簡單但令人上癮的遊戲,它將行星系統的軌道以“數字行星儀”的形式動畫化。使用者可以玩遊戲獲得積分,並建立自己的行星系統,這些系統通常會搖搖欲墜,導致行星從其母星中彈出。
首次捕捉
儘管只運行了幾個月,APF已經被用來發現新的行星系統。
日復一日,望遠鏡根據其在天空中的位置和觀測條件,自主選擇一系列有趣的目標恆星。望遠鏡收集來自每個目標恆星的光。然後,將光分解成彩虹般的顏色,稱為光譜。在光譜上疊加的是一個暗特徵模式,稱為吸收線,它對於恆星的化學組成是獨一無二的。
當一顆行星圍繞其中一顆目標恆星執行時,它對恆星的引力會導致吸收線來回移動。天文學家可以解釋這些頻移的幅度和週期性,從而間接計算出每顆行星的軌道和質量。
這種探測系外行星的方法被稱為多普勒(或徑向速度)技術,以引起吸收線移動的物理效應命名。多普勒技術在過去二十年中非常有效,導致發現了 400 多顆圍繞附近恆星執行的行星候選者——包括第一顆圍繞與我們太陽相似的恆星執行的系外行星,飛馬座51。為了最終確定行星候選者,必須對每顆恆星進行長時間(數月至數年)的觀測,以排除其他可能的解釋。
APF現在已經發現了圍繞恆星HD141399和格利澤687的兩個新的行星系統。
HD141399擁有四顆與木星大小相當的巨大氣態行星。最內側三顆巨行星的軌道比我們太陽系(木星、土星、天王星和海王星)中的巨行星的軌道要緊湊得多。
格利澤687是一顆小型紅星,它擁有一顆海王星質量的行星,該行星非常靠近恆星執行:行星大約需要40天才能完成繞恆星執行的完整一週。
加州大學聖克魯斯分校的團隊負責人史蒂夫·沃格特稱這兩個行星系統幾乎都是“普通”行星系統,事實上,它們與過去幾年發現的一些系統非常相似。然而,現在看起來並不吸引人的行星系統仍然可能給科學家帶來難題。
新常態
迄今為止發現的行星系統通常與我們自己的太陽系非常不同。據認為,超過一半的附近恆星都伴隨著海王星質量或更小的行星,許多行星的執行軌道比水星離太陽還要近。另一方面,在我們的太陽系中,靠近太陽的小型岩石行星(從水星到火星)和遠離太陽的巨行星(從木星到海王星)之間有著非常明顯的界限。這或許表明,像我們居住的行星系統一樣,行星系統的形成是一個罕見的結果。
只有進一步的發現才能闡明像我們自己的行星系統那樣構造的行星系統是否像它們看起來那樣罕見。這些觀測需要跨越多年對多普勒頻移的仔細收集。由於APF設施主要用於多普勒觀測,因此有望為系外行星科學做出關鍵貢獻。
APF團隊製作的這兩個應用程式使業餘科學家成為搜尋工作的一部分。這些應用程式加入了新興的“公民科學”運動,該運動使公眾能夠理解甚至為科學研究做出貢獻,無論是透過在分析大量的科學資料中提供幫助,還是透過標記值得進一步收集資料的有趣資料集來做出貢獻。
斯特凡諾·梅斯基亞里不為從本文中受益的任何公司或組織工作、諮詢、擁有股份或接受資助,也沒有任何相關的隸屬關係。本文最初發表在《對話》上。閱讀原文。