行星猎手航天器通过探测已知系外行星展示其能力

开普勒对已编目系外行星轨道的敏感性预示着其寻找类地世界的能力良好


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美国宇航局的开普勒航天器,它可能很快通过展示类地世界在银河系中有多么普遍,来帮助科学家将我们的星球置于其银河系背景中,目前开局良好。

这架太空望远镜于三月发射,并于五月开始其科学任务,将花费三年多的时间观测天鹅座和天琴座北部星群附近的一片10万颗恒星区域。 如果这些恒星拥有与开普勒视线对齐的行星系统,那么航天器的光度计应该能够探测到行星凌星或从恒星前方经过时引起的周期性变暗。

已经通过地面和其他航天器,利用凌星搜索和其他方法,探测到数百颗系外行星——太阳系以外的行星。但是当前的系外行星目录主要反映的是容易找到的目标——轨道紧凑的超大行星,它们对恒星的可见或引力影响更为显著。 这些行星中有很多被称为热木星。

开普勒的任务是寻找更小、更像我们自己星球的世界,理想情况下是在各自恒星所谓的宜居带中,处于舒适的、能够支持生命存在的轨道上。

本周科学杂志上的一篇论文,使用了开普勒收集的10天早期数据,证明了该航天器发现大型行星的能力,并令人鼓舞地表明,地球大小的天体也在其探测范围内。

在这项研究中,开普勒团队表明,数据清楚地揭示了HAT-P-7 b的周期性凌星引起的变暗,HAT-P-7 b是一颗质量几乎是木星两倍的系外行星,它围绕距离约1000光年的恒星HAT-P-7运行。 这颗系外行星是去年由地面天文台发现的,它离其恒星非常近,以至于只需2.2天即可完成一次环绕——使其成为一颗非常热的木星。

美国宇航局艾姆斯研究中心(位于加利福尼亚州莫菲特菲尔德)的开普勒副首席研究员David Koch说:“实际上,它非常热,以至于会发光,就像您烤箱或烤面包机中的加热元件一样。” 除了HAT-P-7 b从其恒星前方经过时星光的下降之外,开普勒还能够探测到系外行星的光芒,当行星在其旁边可见时,这在数据中表现为来自恒星的发射增加。

至关重要的是,当HAT-P-7 b从其恒星后方经过时,开普勒还探测到亮度略有下降,这远不如行星从恒星前方经过时相关的变暗那么明显——此时航天器仅看到恒星的光,而没有来自系外行星的反射和光芒。

Koch说:“当行星绕恒星运行时,当它从恒星前方经过时,当然,您会看到凌星——行星正在阻挡来自恒星的光。” “当行星从恒星后方经过时,恒星现在正在阻挡来自那颗发光红色行星的光,这会导致所谓的掩星。”

掩星现象远不如行星凌星现象显著,因此开普勒跟踪大型行星掩星的能力表明,它将能够探测到较小行星的凌星。

加州大学伯克利分校的天文学家Paul Kalas(他不是开普勒团队的成员)说,这项新研究的关键观察结果是,当行星从其恒星后方经过时,HAT-P-7 b光曲线中的小幅下降“大致相当于地球大小的行星从其母恒星前方经过时的信号”。

探测更小、更冷的行星是一个漫长的过程。 我们所知的唯一真正类地行星——我们的地球——绕其恒星运行所需的时间是HAT-P-7 b的150多倍,因此收集多个轨道上类似行星的数据将需要数年时间。

即使是开普勒发现的新的热木星和其他近轨道行星,也需要进行大量的地面后续观测才能确认。(正如Koch指出的那样,恒星的周期性变暗可以用双星系统中一颗恒星掩食另一颗恒星来解释。) Koch表示,他预计开普勒发现的第一批大型系外行星将于明年年初开始公布。

与此同时,Kalas说,开普勒将能够探测到类地行星的早期证据是“绝对令人信服的”。 “本质上,他们正在为科学的未来提供一个窗口:开普勒很快将探测到太阳系外的地球大小的行星。”

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