北京时间4月19日早晨,美国航天局新探测器“苔丝”(凌日系外行星勘测卫星)发射升空。据报道,肩负着寻找系外行星(即太阳系外行星)任务的“苔丝”,将接棒“开普勒”太空望远镜,继续在茫茫宇宙中执行任务,开启人类研究系外行星的新时代。
“苔丝”是2009年升空的“开普勒”的继任者。“开普勒”设计任务期为3.5年,其间曾发生过重大故障,也曾有过重大发现,目前仍在服役中。因天文学家希望给太阳系外的行星邻居做更详细的“普查”工作,于是“苔丝”接棒上场,其寻找的目标,将成为未来几十年科学研究的主要内容。
历史上天文学家一般都相信,在太阳系以外还存在着其他行星,并把它们的普遍程度和性质当成一个谜。而人类于1990年首次确认系外行星存在以来,自2002年起每年都会通过一些方法新发现超过20个系外行星。
为什么系外行星如此受关注,引得地球人大费周折去寻找?
说穿了,人类寻找系外行星主要试图回答三个有关“我们”的终极问题:一是我们从哪里来?这是目前系外行星研究中科学意义最强的领域,其中包括行星起源过程中的碰撞和气体吸积以及新型动力演化过程中的共振、椭圆轨道和混沌现象等;二是我们是宇宙中孤独的文明吗?自从知道地球并非宇宙的中心,人们就猜测或许有地外文明的存在,但对水星、火星等太阳系行星的探索尚未找到生命存在的证据,于是科学家们把触角伸向了系外行星;三是我们要到哪里去?在地球资源枯竭后找到另一个地球是众多科幻小说的主题,而现在发现宜居星球已经成为严肃的科学研究。
虽然,太阳系的行星在各主要的古老文明中均有记载,但确认系外行星的存在却是最近30年的事。1988年,天文学家通过间接手段发现距地球45光年外仙王座的少卫增八A疑似有一颗系外行星,但直到2003年才确认了结果。1992年天文学家首次确认围绕脉冲星旋转的两颗系外行星,1995年才第一次确认发现围绕一颗主序星旋转的系外行星。
据介绍,系外行星之所以如此难找,主要是因为它们自身不发光,掩藏在恒星耀眼的光辉中,因而很难被准确观测到。为了“看到”系外行星,天文学家可谓使出浑身解数。
在10多种搜寻方法中,径向速度法和凌日光度法是两种主要的间接探测方法。径向速度法是到目前为止最具有成效的确认行星的方法,凌日光度法的好处是可以从光变曲线测定行星的大小,其原理是行星穿过母星时,母星的亮度会基于母星和行星的相对大小而微弱变暗,地球大小的行星“凌过”太阳大小的恒星时仅造成恒星变暗0.008%,因此需要探测设备具备“火眼金睛”才可能看得清。
美国天文学家丹尼尔·胡贝尔说,“‘苔丝’是我们理解行星和其母星的规则改变者”,并且介绍了“苔丝”的三大本领:
一是看得远,将扫描约20万颗太阳附近的明亮恒星,寻找“凌星”的系外行星。与“开普勒”相比,“苔丝”的观测视野要广400倍,观察到的恒星也比开普勒任务观察到的恒星亮30倍到100倍,可供地基和天基望远镜更加方便地进行后续研究。
二是找得多,预计将发现大批系外行星,可能包括数千颗系外行星候选者。资料显示,开普勒任务确认发现了2600多颗系外行星,但没发现的都是掩藏在明亮恒星光芒下的,需要“眼更尖”、“不怕晃”的“苔丝”来继承使命。
三是有“后手”,找出数千颗候选系外行星后,可以同地基望远镜的后续观测配合,确认系外行星的真实身份,如行星质量等。运用已知的行星大小、轨道和质量,科学家可推断出行星组分,即它们是像地球一样的岩石行星,还是像木星一样的气态行星,或是其他类型。(萧岱)