邻里守望:新的 NASA 任务将推动对附近系外行星的详细调查

一项相对低成本的太空任务,计划于 2017 年发射,将尝试识别环绕附近恒星运行的行星

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NASA 的开普勒任务取得了巨大的成功。它已经发现了数千颗可能的系外行星——环绕太阳以外恒星运行的世界——其中 100 多颗已经过审查和确认。这些行星中有许多是 已知最小的、最接近地球大小的行星:迄今为止发现的 25 颗直径最小的系外行星中,除了一颗外,其余全部由开普勒发现。

开普勒任务的巨大成果只有一个附注:这些行星距离我们数百甚至 数千光年,通常距离太远,无法进行详细调查。

TESS 登场了。“凌日系外行星巡天卫星”(Transiting Exoplanet Survey Satellite,简称 TESS)于 4 月 5 日获得 NASA 批准,计划于 2017 年发射,它将比其前身探测更大范围的天空,以发现一批新的附近系外行星,供科学家们使用即将到来的望远镜进行扫描。TESS 任务的成本上限为 2 亿美元。


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TESS 首席研究员、麻省理工学院天体物理学家乔治·里克(George Ricker)解释说,该航天器将检查一块天空,其面积大约是开普勒扫描的恒星场的 400 倍。这颗卫星将从绕地球运行的大型环形轨道上,以条纹状扫描银河系。“我们最终基本上是在绘制天空,”里克说。“总共我们将检查大约 50 万颗恒星。” 其中数千颗恒星位于距离太阳系 100 光年以内。

与开普勒和之前的 欧洲 Corot 卫星 一样,TESS 将搜索行星凌星现象:表现为恒星光线在规则的时间间隔内短暂变暗,这揭示了未见系外行星的阴影存在。

扫描如此大面积天空的权衡是,TESS 可能会错过一些潜在的可居住行星。围绕类太阳恒星进行类地轨道运行的行星大约一年完成一次轨道运行,每次都在短暂的窗口期向开普勒显露自身。由于 TESS 的“游移不定”的目光,它将错过许多轨道周期更长的行星。“开普勒的目标是回答一个非常基本的问题,即有多少类太阳恒星拥有在 宜居带 中环绕它们的类地行星,”里克说。“就 TESS 而言,我们正在回答一个不同的问题。我们实际上是在试图识别太阳系附近的行星系统。”

然而,这些行星系统中的许多系统可能仍然包含可居住的世界。TESS 应该能够发现环绕附近丰富的 M 矮星运行的行星,M 矮星比太阳更暗更冷。一颗围绕 M 矮星运行的可居住行星可以比一颗围绕类太阳恒星运行的真正类地行星更靠近其恒星,因此它将更频繁地完成轨道运行,并将多次向 TESS 显露自身。

里克估计,TESS 可能会发现大约 500 到 700 颗地球大小和所谓的超级地球行星,其中少数将是潜在的可居住行星。“这个估计存在很大的不确定性。它可能是一个相对较小的数字,”他说。“可能是五六颗。也可能是 10 颗或 20 颗。但很可能在这个范围内。”

在 TESS 编制出一份 附近系外行星 列表时,天文学家可能会在天空中有了一只强大的新“眼睛”,可以在更详细地检查这些新发现的世界。NASA 的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)目前计划于 2018 年发射,它或许能够从附近行星的大气层中解析出某些分子的特征。最终,这些类型的化学特征可以用来 推断行星上是否存在外星生命——然而,这种诱人的可能性可能超出 JWST 的能力范围。

无论如何,如果 TESS 真的能够定位数百颗附近的行星,天文学家在可预见的未来将有足够的工作——找出这些行星是什么样的,它们可能支持什么样的栖息地,甚至有可能将未来的探测器发射到一个看起来诱人的世界。“在未来几十年甚至几个世纪里,这些都将是真正的目标,”里克说。

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