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在过去的几天里,许多新闻文章都宣扬了一个整洁的天文里程碑的通过——发现了第 500 颗已知的太阳系外行星。在过去的 15 年里,这些太阳系外世界或系外行星的数量已经从个位数攀升到几十个,然后到数百个。现在发现的速度如此之快,以至于已识别的行星目录在一年多一点的时间里就从 400 个跃升至 500 个条目。
但是,这位负责系外行星界首选目录的天文学家在采访中以及在给其他研究人员的电子邮件中,缓和了围绕第 500 颗行星里程碑的兴奋情绪,建议在对计数赋予过多的精确性时要谨慎。巴黎天文台的天文学家让·施耐德(Jean Schneider)自 1995 年以来一直维护着 《系外行星百科全书》,这是一个外观朴素的网站,其中记录了已知系外行星以及未确认或有争议的系外行星的大量数据。
我们与施耐德谈论了将任何给定行星识别为第 500 颗行星的困难,系外行星科学的未来,以及他如何成为太阳系外世界非官方记录员的。
[以下是采访的编辑稿。]
是什么促使您在 1995 年开始编制目录?
首先,我当时发现了网络,我觉得它太棒了。
我认为在宇宙中寻找生命极其重要,我想尽一切努力鼓励寻找生命和其他行星的工作,并可能团结社区。
因此,拥有不仅是一个目录,而且还有一个包含参考文献和会议链接的网站,我认为这是帮助建立社区的好事。
而且,当时我们还不知道我们会发现这么多行星!
这是您独自完成的吗?
是的。现在我有一位计算机助理,仅此而已。
您有没有想过您会成为系外行星界的非官方记录员?
一点也没有,一点也没有。正是热情促使我这样做。
当然,早在 1995 年,没什么可编目的。现在有数百颗行星,而且还在不断增加。这占据了您多少时间?
过去我每天早上花大约半个小时。但现在,我每天早上要花一个小时。
关键是要有规律。您必须跟上文献和人们发送给我的信息。在这一点上,我认识世界上所有人,所以我知道发生了什么。
最近,有很多关于发现“第 500 颗”系外行星的讨论。为什么您建议对庆祝这一里程碑保持一点谨慎?
原因有几个。首先,对于什么是行星,什么是褐矮星,没有共识。我们不确切知道在质量尺度上行星在哪里停止,褐矮星在哪里开始。此外,质量尺度不是一个好的标准。所以那里有一些模糊性。
我决定将天体取到 20 个木星质量。但这是任意的,而且永远是任意的。这个问题没有好的解决方案。
其次,在测量质量时总会出错。如果一个天体的质量为 20.5 个木星质量,误差为正负 2 个木星质量,我该怎么办?这是另一个问题。为了解决这个问题,我决定在一个标准误差范围内保持灵活性。如果天体在 20 个木星质量的一个标准偏差范围内,我就将其纳入。
重要的是要清楚地说明这一点。这就是为什么有一个解释说明的“readme”文件。
我想说的另一个评论是,我认为最好拥有比那些真正得到确认的天体多一点的对象,因为这个目录也是一个工作工具,可以帮助世界各地的天文学家不要错过一个有趣的候选对象,以便他们可以研究它。
即便如此,我估计只有大约 5 颗行星被撤回,也就是 1%。
未确认的、有争议的和被撤回的行星列表现在有几十个又几十个对象。您是否收到过天文学家关于他们的行星被降级的愤怒电子邮件或电话?
几乎没有。15 年来,我可能收到过 5 到 10 条愤怒的信息和数百条鼓励的信息。
您认为为什么人们如此文明?
因为它很合理 [笑]。我有合理的论证;这不仅仅是...我不知道用什么词来形容,但在法语中是caprice。
在过去的 15 年里,您一直在密切关注系外行星领域。您认为未来几年情况会如何发展?
我认为视向速度测量将提供数百到数千颗行星,仅此而已。天体测量,特别是盖亚任务,预计将通过天体测量提供数千颗行星,因为它们正在调查 10 亿颗恒星。至于微透镜,如果像 WFIRST 这样的任务最终在 2020 年启动,他们可能会有数百颗行星。直接成像肯定会提供一百多个,但不会超过几百个,因为使用直接成像,您无法在星系中走得太远。而开普勒任务将提供许多,至少几十颗位于其母星宜居带的地球大小的行星。
行星的数量将增加到 2030 年左右,然后开始停止。另一个步骤将开始,这将是越来越密切地描述这些行星。检测越来越多的分子,调查这些行星的气候等等。我们最终可以做的另一件事是制作行星的地图——制作多像素图像,真正看到大陆。但这要到 2050 年。
您认为我们是否会达到一个停止发现行星的程度?
除了使用 所谓的微透镜方法,我们无法探测到太远的行星。是的,通过视向速度方法,以及使用非常大的望远镜,人们也可以探测到远达一千秒差距 [约 3,000 光年] 的行星。但这些行星不会很有趣;它们可能在统计学上很有趣,但很难详细研究它们,因为它们太远了,因此太暗淡了,而且很难与它们的母星分离。
我们将充分忙于研究距离我们较近的行星,比如 20 或 30 秒差距 [65 到 100 光年] 的行星。
一旦我们找到了附近的宜居行星,我们该如何弄清楚它们是否有人居住?我们是否走在正确的轨道上?
对我来说,首要任务是对行星进行光谱调查。这意味着要对行星系统进行成像,并测量行星轨道中行星的颜色(如果你愿意的话),以了解行星中存在哪些分子,轨道周围的气候演变是什么——以观察季节。通过直接成像,我们甚至可以测量行星上的一天持续时间。
为此,我们需要对行星系统进行直接成像。这是首要任务。很遗憾十年调查没有朝这个方向发展。[编者注:十年调查是由美国国家研究委员会编写的一份有影响力的报告,旨在指导未来几年的天文和天体物理学研究。]
那么,这将类似于长期讨论的陆地行星探测器 [TPF] 任务吗?
是的。但我们可以从小规模开始,而不是完整的 TPF,而是一个可以监测巨行星和非常靠近的类地行星或超级地球行星的小型 TPF。因为半径比地球大两倍的超级地球也可能是宜居的,但探测起来容易四倍。
在巴黎天文台,我们与一些美国同事一起,正在向欧洲航天局提交一份关于此事的提案。