美国宇航局的TESS望远镜有望发现数千颗系外行星。
据新浪科技(叶青成):美国生命科学网站,未来我们会发现多少类地行星?能否揭示外星生命的真面目?距离地球50光年的Tai 空区域分布着约1560颗恒星和数千颗行星。大约有1000颗系外行星是岩石体,其主要成分与地球相似,甚至有些行星具有潜在的生命条件。由于之前的Taitai 空探测技术的限制,99%的系外行星都没有被观测和研究过,但现在情况发生了变化。NASA的TESS Taitai 空望远镜有望发现数千颗系外行星。
TESS,全称凌日系外行星巡天望远镜(transit exo planet survey telescope),是美国新一代“系外行星猎人”望远镜,可以全天搜索太阳系附近潜在的可居住行星。望远镜平均每13.7天绕地球一周。与此同时,一些先进的地面望远镜有望在未来几年内发现数百颗系外行星。
这将极大地改变天文学家对地球周围外星世界的理解和认识,并为新一代望远镜扫描生命迹象提供目标。在短短一年多的时间里,TESS已经确认发现了1200多颗候选系外行星,其中29颗已经被天文学家确认为系外行星。基于TESS望远镜同时搜索数万个恒星系统的独特能力,预计它可以发现超过1万颗系外行星。
TESS望远镜Tai 空让天文学家兴奋不已,尤其是对于探索系外行星的研究人员来说,他们正在通过陆基和Tai 空望远镜搜寻系外行星,研究和分析系外行星的特征以及孕育生命的可能性。
地球周围有大量未经探索的系外行星
地球周围有大量的行星有待发现。比如以比邻星半人马座为例。它是一颗不起眼的弱红星,普通望远镜很难观测到。银河系中有数千亿颗类似的恒星,除了它是我们地球的邻居之外,并没有什么独特之处。在半人马座比邻星的轨道上有一颗神秘的行星,叫做半人马座比邻星B,直到2016年才被科学家发现。
令人惊讶的是,天文学家对比邻星B的了解并不多,通常他们会将一个恒星系统中发现的第一颗行星命名为“A星B”。人类从未用肉眼或望远镜观测过这颗行星,知道它的存在是基于它对主星的引力作用,使得比邻星轻微摆动。一个国际天文学家小组根据几个地面望远镜收集的数据发现了这颗行星的存在。比邻星B的岩石成分与地球非常相似,它从恒星获得的热量与地球相似。
这颗系外行星之所以令人兴奋,是因为它位于宜居带,它可能具有与地球相似的性质,比如:岩石表面、液态水,甚至大气中可能存在潜在的化学生命信息。
美国宇航局的TESS Tai 空望远镜于2018年4月发射升空。它的主要目标是搜寻地球大小的行星,但它的观测方法是独特的。TESS Tai 空望远镜搜寻罕见的恒星变暗事件——当一颗行星从主星面前经过时,会遮挡部分恒星光线。这次凌日事件不仅表明了这颗行星的存在,还揭示了它的大小和轨迹。
对凌日系外行星的调查是一项重大发现。与“恒星摆动”发现的行星不同,凌日观测方法有助于进一步研究凌日行星,确定行星密度和大气成分。
红矮星
最让科学家兴奋的是较小的系外行星。TESS Tai 空望远镜可以探测到围绕红矮星运行的系外行星,红矮星通常较小,质量不到太阳的一半。
每个恒星系统都是不同的。比如LP 791-18是一颗距离地球86光年的红矮星。TESS Tai 空望远镜在其周围发现了两颗系外行星。一颗行星是“超级地球”,体积比地球略大,主要成分是岩石。另一颗行星是“迷你海王星”,比海王星小,但富含气体。
天文学家认为,距离地球最近的系外行星是LHS 3884b,体积与地球相似。它是一颗绕主星运行速度非常快的高温“热土”,每运行一周只需要11个小时。
迄今没有潜在生命迹象的类地行星
2016年5月,由比利时科学家领导的研究小组宣布发现了一个围绕超冷矮星运行的行星系统。这颗超冷矮星被命名为TRAPPIST-1,在TRAPPIST-1系统中发现了7颗地球大小的凌日系外行星。
迄今为止探测到的类地行星与地球有多相似?天文学家已经搜寻了邻近的行星,并进行了详细的研究。一组天文学家用哈勃太空望远镜空观测到了炽热的“超级地球”LHS 3884b。研究结果表明,这个星球的环境非常可怕。它没有大气层,行星遍布裸露的岩石。中午气温可达700摄氏度以下,但午夜时接近绝对零度。
TESS任务最初的资助只有两年,但由于这台望远镜的巡天效果更好,NASA计划将任务延长至2022年,花更多时间扫描地球附近的明亮恒星。
然而,搜寻围绕超低温恒星运行的系外行星仍然是一个挑战。通常,超低温恒星是指表面温度低于2700摄氏度的恒星。由于超低温红矮星是我们搜寻和研究体积和温度与地球相似的系外行星的最佳机会,其他行星搜寻项目也非常关注TESS Tai 空望远镜的数据。
Tess望远镜找不到的行星
2016年5月,由比利时科学家领导的研究小组宣布发现了一个围绕超冷矮星运行的行星系统。这颗超冷矮星被命名为TRAPPIST-1,在TRAPPIST-1系统中发现了7颗地球大小的系外行星,这是一个突破性的重要发现。
这一发现也证明了小型望远镜仍然可以做出革命性的发现。TRAPPIST地基望远镜用来自阿塔卡马沙漠的微弱光线扫描夜空红矮星,寻找它们亮度的微妙变化。最后,它在红矮星TRAPPIST-1系统中发现了凌日现象。虽然这颗恒星距离地球只有41光年,但对于TESS望远镜直径10厘米的四个镜头来说,它的亮度太弱,无法被探测到。如果TRAPPIST的研究小组有一个更大透镜直径的望远镜,它的地球大小的行星可能仍然无法被探测到。
目前,全球正在进行两个地外行星搜索项目。SPECULOOS团队在阿塔卡马沙漠安装了四台机械望远镜,在北美安装了一台。伊甸园项目中使用了9台地基望远镜,连续观测红矮星的变化。
SPECULOOS和EDEN项目中使用的望远镜镜头直径都比TESS望远镜空大,这有助于搜索TESS探测不到的太暗的恒星周围的行星,包括非常接近地球的凌日类地行星。
探索系外行星的十年
接下来的十年可能会被人们记住,所以我们会通过各种望远镜来勘测地球之外的神秘世界。预计到2025年,TESS望远镜可能会发现10000-15000颗系外行星;预计到2030年,欧洲航天局的GAIA和PLATO任务有望发现另一组20,000-35,000颗系外行星。盖亚将通过恒星摆动的方式来探测行星,而柏拉图将通过与TESS望远镜相同的凌日观测方法来探测行星。
然而,即使我们很快发现数以千计的系外行星,离地球最近的系外行星也将是第一个调查对象。这些行星有很多特征可以研究分析,从而分析行星是否具备宜居条件。同时,距离地球最近的系外行星的发现代表着人类探索宇宙的重大进展。在绘制了太阳系的地图后,人类开始转向邻近的行星系统。也许有一天,比邻星半人马座B或附近另一颗天文学家尚未发现的行星将成为星际探测器的第一个目标,如Starshot项目或载人星际飞船,但首先我们要在地图上画出这些行星。