要填补 NASA 开普勒太空望远镜的空缺并非易事。自 2009 年发射以来，开普勒已经发现了近四分之三的 3,700 多颗已知系外行星。还有数千颗候选行星等待确认。
因此，NASA 在其下一个行星搜寻任务中采取了不同的方法。4 月 18 日，该机构发射了耗资 3.37 亿美元的凌星系外行星巡天卫星 (TESS)，该卫星将仔细检查 20 万颗附近的明亮恒星，寻找环绕行星的迹象。TESS 可能会发现比开普勒更少的行星，但它们可以说将更加重要。
“我们关心的不是行星的数量，而是它们环绕附近恒星运行这一事实，”位于剑桥马萨诸塞州理工学院 (MIT) 的天体物理学家兼 TESS 副科学主管萨拉·西格说。
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TESS 旨在识别行星，这些行星足够靠近地球，天文学家可以详细探索它们。团队科学家估计，该航天器将发现 500 多颗不超过地球两倍大小的行星。这些世界将构成未来几十年进一步研究的基础，包括寻找生命迹象。“我们将看到系外行星研究的全新开端，”西格说。
会见邻居
开普勒和 TESS 都旨在扫描天空以寻找行星凌星现象，即当行星穿过恒星表面并暂时阻挡其部分光芒时发生的轻微变暗。在其大部分任务中，开普勒凝视着宇宙深邃而狭窄的一角——从地球向外窥视约 920 秒差距（3,000 光年），但仅覆盖天空的 0.25%。它的天体普查表明，行星在整个银河系中都很常见。“我们发现行星无处不在，”NASA 戈达德太空飞行中心（位于马里兰州格林贝尔特）的天体物理学家伊丽莎·昆塔纳说。
相比之下，TESS 将浅而广——观察地球 90 秒差距范围内的恒星，但覆盖超过 85% 的天空。它的四个摄像头将使航天器的视场大约是开普勒的 20 倍。TESS 将首先扫描南半球天空，然后在一年后将注意力转向北半球恒星；总而言之，它将观察至少 3000 万个天体。
观测区域将在南、北黄道极重叠，黄道极是垂直于地球轨道平面的点。这是经过设计的，因为NASA 的詹姆斯·韦伯太空望远镜，现在计划于 2020 年发射，也将能够在任何给定时间研究这些区域。韦伯 6.5 米的主镜将允许对行星大气进行详细的光谱研究，但它将在其他天文研究中受到高度需求。“韦伯的时间将非常宝贵，”麻省理工学院天体物理学家兼 TESS 首席研究员乔治·R·里克说。
一旦 TESS 发现有趣的行星候选者，一系列地面天文台将开始行动。这些天文台将包括行星搜寻的坚定支持者，例如位于智利拉西拉的欧洲南方天文台的 HARPS 仪器，以及新的微型系外行星径向速度阵列 (MINERVA)-Australis，这是一个计划在澳大利亚图文巴附近建造的五个 0.7 米望远镜组。“如果需要，我们有能力每晚集中精力研究一个目标，”南昆士兰大学天文学家罗布·威滕迈耶说，他帮助领导 MINERVA-Australis。
这些和其他地面望远镜将能够推断出 TESS 行星的质量，并由此推断出它们的成分——是岩石、冰、气体还是其他物质。
一个全新的世界
最近的研究表明，TESS 可能会产生比之前认为的更大的收获。今年早些时候，麻省理工学院天文学家莎拉·巴拉德重新计算了 TESS 可能在环绕凉爽且数量众多的 M 矮星周围发现多少行星——并预测大约有 990 颗这样的行星，比早期估计多 1.5 倍。大量的发现将使天文学家能够开始比较广阔的系外行星类别：例如，了解恒星耀斑如何影响行星大气层，或者不同年龄的恒星周围环绕着哪些类型的行星。
TESS 很快就会有伙伴。欧洲航天局 (ESA) 计划在今年晚些时候发射其系外行星特性探测卫星。该航天器将测量已知行星的大小——从比地球稍大的行星到大约海王星大小的行星——这些行星环绕附近的明亮恒星运行。欧空局还在为 2020 年代规划两个任务：PLATO 用于研究地球大小的系外行星，以及ARIEL 用于研究行星大气层。
下一代任务将及时到来：开普勒已接近尾声，只剩下几个月的燃料来帮助它做出最后的发现。
本文经许可转载，并于2018 年 4 月 4 日首次发表。