【原】NASA：未來太空望遠鏡或發(fā)現(xiàn)10萬個新世界,，這值得我們期待！

天文在線 2023-04-08 發(fā)布于云南

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天文學(xué)家們宣布稱,，美國宇航局的羅曼天文望遠鏡任務(wù)——將于21世紀20年代中葉某時發(fā)射——被期待能發(fā)現(xiàn)至少10萬個環(huán)繞其他恒星的外系行星,。

對于藝術(shù)家對外系行星在它的恒星前凌空而過時的概念設(shè)想，即將到來的羅曼天文望遠鏡任務(wù)有望發(fā)現(xiàn)至少10萬個這樣的新世界,。圖像來自于ESA,。

自20世紀90年代以來，天文學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了四千多個外系行星,，即環(huán)繞其他恒星的太陽系之外的行星,。美國宇航局即將到來的羅曼天文望遠鏡——以美國宇航員南希·格雷斯·羅曼的名字命名——是下一代天文望遠鏡的成員之一,，將在新世界發(fā)現(xiàn)中扮演重要角色,。實際上，美國太空總署于2021年3月31日宣布,，美國宇航局希望這個將在21世紀20年代中葉發(fā)射的羅曼望遠鏡,，能夠發(fā)現(xiàn)十萬個以上的外系行星。

羅曼望遠鏡要如何做到這一點呢,？它將利用兩種不同的方式來探測外系行星：凌星法和微引力透鏡技術(shù),。大多數(shù)望遠鏡主要只使用一種方法，但利用兩種不同方式的羅曼望遠鏡——前稱為大視場紅外巡天望遠鏡——將會成為發(fā)射出的最高產(chǎn)的行星獵手,。

微引力透鏡技術(shù)利用大質(zhì)量物體的引力曲光性效應(yīng)來探測環(huán)繞恒星的行星,。它通過監(jiān)測恒星產(chǎn)生的光的微小變化來實現(xiàn)這一點。當(dāng)一顆距離較遠的恒星恰巧對準了前景處距離較近的行星時,，就會發(fā)生這種情況,，科學(xué)家們正在利用這一現(xiàn)象來研究可能存在的行星。近處的恒星會像透鏡一樣,，將來自于遠處恒星的光彎曲,。隨著恒星的運動，排列方式會在幾天或幾星期內(nèi)發(fā)生輕微的變化，遠距離恒星的亮度也會隨著發(fā)生輕微變化,。通過觀察近處目標恒星光度的變化模式,，天文學(xué)家們可以發(fā)現(xiàn)某些環(huán)繞著它的行星的線索。

藝術(shù)家圖解的南?！じ窭姿埂ち_曼天文望遠鏡,。圖片來自 NASA/ GSFC/ Hubblesite

然而，這種微引力透鏡現(xiàn)象卻并不常發(fā)生,，因此,，羅曼望遠鏡也會利用其他最常見的技術(shù)來搜尋行星，也就是凌星法,。新南威爾士大學(xué)的科學(xué)講師本·蒙泰這樣說道：

微引力透鏡現(xiàn)象十分少見并且發(fā)生得很快,，所以為了探測它們，你需要重復(fù)多次看很多的恒星并且準確測量光度的變化,。這也同樣正是在尋找凌星行星時你需要做的事,，所以在建立穩(wěn)定的微引力透鏡調(diào)查的同時，羅曼望遠鏡也需要進行很好的凌星調(diào)查,。

大多數(shù)羅曼望遠鏡的發(fā)現(xiàn)都應(yīng)該來自于凌星法,。蒙泰說，望遠鏡應(yīng)該能夠找到10萬個正在經(jīng)過它們面對的恒星的行星,，甚至更多,。蒙泰之前在2017年曾發(fā)表過一篇論文，詳細說明了羅曼望遠鏡應(yīng)該可以完成的事,，但那時它還被稱為大視場紅外巡天望遠鏡,。

從地球上看，在如此凌星的過程中,，當(dāng)有行星從其前方經(jīng)過時，宿主恒星的亮度會略微變暗,。通過測量光的變化,，科學(xué)家可以在一定精確程度上確定一顆行星的大小。后續(xù)觀察通?？梢詭椭_定行星的質(zhì)量及其軌道的大小,。

按理說，比起依靠微引力透鏡技術(shù),，通過凌星法能發(fā)現(xiàn)更多的系外行星,，但其實兩種探測方法是互補的。人們發(fā)現(xiàn),，許多系外行星的公轉(zhuǎn)軌道距離它們的中心天體很近,，比如說氣態(tài)巨行星。而凌星法就比較適合用來探測這類行星,。相反,，微引力透鏡技術(shù)更適合用來探測公轉(zhuǎn)軌道距中心天體更遠的行星,。我們甚至還能通過這種方法探測到"流浪星球"，這類星球基本上就是不被任何恒星引力綁住的星球,，它們不繞著恒星公轉(zhuǎn),，只是在茫茫的星際空間中漫無目的地穿梭?？茖W(xué)家們會在這兩種探測方法的結(jié)合下,，發(fā)現(xiàn)更多不同大小，軌道的系外行星,。

哈佛史密森天體物理中心的天體物理學(xué)家Jennifer Yee說：

我們只需要查看已經(jīng)采集微引力透徹數(shù)據(jù)就能檢測到數(shù)千顆凌日行星,，這一事實令人興奮。這是自由科學(xué),。

羅曼望遠鏡會發(fā)現(xiàn)什么樣的行星?

其中大部分(約3/4)可能是類似于木星和土星的氣態(tài)巨行星,。此外，如天王星和海王星一樣的的冰態(tài)巨行星預(yù)計也在其中,。其余的大部分可能類似迷你海王星,，質(zhì)量是地球的4到8倍。迷你海王星比超級類地行星稍大一點,，而超級類地行星比地球稍大一點,，質(zhì)量也更大一點。

比較三個不同太空望遠鏡—羅曼望遠鏡,、TESS和開普勒關(guān)于外行行星的探索范圍,。可發(fā)現(xiàn),，羅曼比之前的觀測項目探索地要更深入,。圖像來自于NASA和戈達德太空飛行中心。

這些星球之中不乏有宜居的星球,，這些遙遠的星球因為其內(nèi)部低溫才能夠允許水作為液體保留在這些巖石沙礫星球上,。

羅曼望遠鏡將拓展新的太空未知領(lǐng)域并且深入探索我們銀河系從未涉及的角落。它將發(fā)現(xiàn)26000光年外的星球,。對比之下,，退役的開普勒望遠鏡只能研究平均2000光年距離內(nèi)的天體，TESS當(dāng)前專注于尋找離地球150光年左右的星球,。

開普勒望遠鏡和TESS的任務(wù)同地面上的望遠鏡一樣,，它們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了我們銀河系角落中一片廣泛的、五彩繽紛的世界,。這些巖石星球有的跟地球一樣大,、有的比地球小一點，而氣態(tài)行星又比木星大一點。我想當(dāng)我們通過羅曼望遠鏡發(fā)現(xiàn)新世界的時候肯定是一片歡天喜地的氛圍,。