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终结地球孤独时代 | 行星捕手开普勒

2019-09-20 16:56 来源:光明网 
2019-09-20 16:56:30来源:光明网作者:责任编辑:蔡琳
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  大家好,我是国家天文台的李海宁。上一期我们知道了,天文学家通过视向速度法寻找到数百颗太阳系外行星。但这方法似乎有点慢,于是凌星法出现了。

  凌星法的原理很简单:当一颗行星掠过恒星表面,会遮挡恒星的光,造成恒星亮度轻微的减弱。通过观察这种恒星亮度的细微变化,便可以发现隐藏的行星。

  图注:凌星法示意图。不同大小行星造成的主星亮度变化不同(来源:NASA)

  使用凌星法的最佳场地在外太空,于是2009年美国宇航局发射了开普勒空间望远镜,迅速开启了太阳系外行星搜寻的新时代。

  开普勒将目光锁定在一小块天空上,一盯就是四年。在这一小块区域内大约有20万颗恒星。开普勒望远镜就像一位专注的捕手,等待捕捉单颗恒星光亮的微小减弱。

  图注:开普勒卫星观测示意图(来源:NASA)

  发射几个月后,幸运的闸门突然打开了。当开普勒团队结束一个为期10天的试运行时,他们看到了令人难以置信的情景:第一次发现了太阳系外一个和地球差不多大的岩石星球!

  这颗行星被称为开普勒-10b。它的直径是地球的1.4倍,质量是地球的4.6倍,平均密度和铁质哑铃差不多,是一个炎热而沉重的星球。

  团队负责人在宣布这一发现时说,“在那次试运行中,我们已经看到了一个信号,可能是一个围绕着一颗距离地球540光年的恒星运行的小行星。我们的第一反应是——哦,我的天哪,我们会发现许多像这样地球大小的行星!”

  图注:开普勒-10b 艺术想象图(来源:NASA)

  随之而来的是一次系外行星淘金热。

  各种地面和空间设备将已知系外行星的数量快速拉升到数千颗。目前,天文学家已经确认了4000多颗系外行星,其中过半是开普勒的功劳。随着深入挖掘开普勒的数据宝库,还有约3000颗候选行星在等候确认的清单上。

  开普勒的成功之路其实也颇为曲折,这个项目在上世纪90年代遭受了大量的质疑。美国宇航局甚至四次拒绝了它的设计方案。最终在2001年才予以批准。飞船上两个反作用轮很不走运的故障,又使得开普勒望远镜不得不在2013年结束了它的主要任务。

  尽管如此,它前四年的数据仍在向我们不断揭示新的行星。2018年4月,美国宇航局发射了另一颗卫星TESS接任开普勒,希望在全天的亮星周围寻找系外行星,它已顺利完成第一年的搜寻任务。

  除了发现上千颗系外行星,开普勒更让我们第一次认识到,“地球”并没有多特别,甚至可以说,它们无处不在。下一期,我们将会聊聊开普勒找到的类地行星。

  主讲人:李海宁, 中国科学院国家天文台副研究员。中国科学院青年创新促进会会员。译有《宇宙的真相》、《图说宇宙》、《宇宙简史》等科普书籍。

[责任编辑:蔡琳]

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