编者按:以下文章经许可转载自《对话》,这是一个报道最新研究的在线出版物。
世界各地的人们正在被邀请学习如何使用由德克萨斯大学奥斯汀分校和加州大学圣克鲁斯分校的科学家们设计的两个新的在线应用程序来搜寻行星。
这些应用程序使用来自自动化行星搜寻器(APF),利克天文台最新望远镜的数据。APF是第一个机器人操作望远镜,用于监测整个天空中的恒星。它经过优化,用于探测围绕附近恒星运行的行星——即所谓的系外行星。
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Systemic是一个应用程序,它收集来自APF和其他天文台的观测数据,并将其提供给公众。任何人都可以访问一个简化的界面,并按照天文学家所采取的步骤,从望远镜收集到的微小多普勒频移中提取行星信号。
学生和业余爱好者可以通过自己的网络浏览器了解科学发现的过程,甚至可以对数据进行自己的分析,以验证行星的发现。
第二个应用程序,SuperPlanetCrash,是一个简单但令人上瘾的游戏,它将行星系统的轨道以“数字行星仪”的形式动画化。用户可以玩游戏获得积分,并创建自己的行星系统,这些系统通常会摇摇欲坠,导致行星从其母星中弹出。
首次捕捉
尽管只运行了几个月,APF已经被用来发现新的行星系统。
日复一日,望远镜根据其在天空中的位置和观测条件,自主选择一系列有趣的目标恒星。望远镜收集来自每个目标恒星的光。然后,将光分解成彩虹般的颜色,称为光谱。在光谱上叠加的是一个暗特征模式,称为吸收线,它对于恒星的化学组成是独一无二的。
当一颗行星围绕其中一颗目标恒星运行时,它对恒星的引力会导致吸收线来回移动。天文学家可以解释这些频移的幅度和周期性,从而间接计算出每颗行星的轨道和质量。
这种探测系外行星的方法被称为多普勒(或径向速度)技术,以引起吸收线移动的物理效应命名。多普勒技术在过去二十年中非常有效,导致发现了 400 多颗围绕附近恒星运行的行星候选者——包括第一颗围绕与我们太阳相似的恒星运行的系外行星,飞马座51。为了最终确定行星候选者,必须对每颗恒星进行长时间(数月至数年)的观测,以排除其他可能的解释。
APF现在已经发现了围绕恒星HD141399和格利泽687的两个新的行星系统。
HD141399拥有四颗与木星大小相当的巨大气态行星。最内侧三颗巨行星的轨道比我们太阳系(木星、土星、天王星和海王星)中的巨行星的轨道要紧凑得多。
格利泽687是一颗小型红星,它拥有一颗海王星质量的行星,该行星非常靠近恒星运行:行星大约需要40天才能完成绕恒星运行的完整一周。
加州大学圣克鲁斯分校的团队负责人史蒂夫·沃格特称这两个行星系统几乎都是“普通”行星系统,事实上,它们与过去几年发现的一些系统非常相似。然而,现在看起来并不吸引人的行星系统仍然可能给科学家带来难题。
新常态
迄今为止发现的行星系统通常与我们自己的太阳系非常不同。据认为,超过一半的附近恒星都伴随着海王星质量或更小的行星,许多行星的运行轨道比水星离太阳还要近。另一方面,在我们的太阳系中,靠近太阳的小型岩石行星(从水星到火星)和远离太阳的巨行星(从木星到海王星)之间有着非常明显的界限。这或许表明,像我们居住的行星系统一样,行星系统的形成是一个罕见的结果。
只有进一步的发现才能阐明像我们自己的行星系统那样构造的行星系统是否像它们看起来那样罕见。这些观测需要跨越多年对多普勒频移的仔细收集。由于APF设施主要用于多普勒观测,因此有望为系外行星科学做出关键贡献。
APF团队制作的这两个应用程序使业余科学家成为搜寻工作的一部分。这些应用程序加入了新兴的“公民科学”运动,该运动使公众能够理解甚至为科学研究做出贡献,无论是通过在分析大量的科学数据中提供帮助,还是通过标记值得进一步收集数据的有趣数据集来做出贡献。
斯特凡诺·梅斯基亚里不为从本文中受益的任何公司或组织工作、咨询、拥有股份或接受资助,也没有任何相关的隶属关系。本文最初发表在《对话》上。阅读原文。