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开普勒空间望远镜延长任务 已发现千颗系外行星
来源: 新浪科技  作者: 2012-11-17 09:10:52
 

 开普勒空间望远镜主任务期间主要里程碑集锦:开普勒空间望远镜是美国宇航局首个能够搜寻围绕类太阳恒星运行的地球大小系外行星的探测项目,其迄今经历的重要里程碑式事件有:发生升空;发现首颗系外行星;发现质量和直径都最小的系外行星;发现首个6行星系统;发现首个围绕两个太阳运行的行星;发现位于宜居带中,围绕一颗类太阳恒星运行的最小行星等等



  新浪科技讯 北京时间11月16日消息,据美国宇航局网站报道,美国宇航局在搜寻系外行星方面正迎来两个里程碑式的事件。首先持续时间长达3年半的开普勒空间望远镜圆满地完成了其主任务期;另一方面,这一功勋卓著的空间望远镜设备即将开始其延长任务期,该延长任务期将持续4年。

  借助开普勒空间望远镜的数据,科学家们已经确认了超过2300颗系外行星候选体并从中确认了超过100颗行星。这些结果让我们了解到我们的银河系中充斥着大量的行星系统,行星是非常普遍的现象,并且暗示宇宙中小质量行星的数量可能更多。

  到目前为止科学家们已经发现了数百颗地球大小的行星,其中也有运行于宜居带的行星。所谓宜居带就是指行星地表允许液态水存在的空间区域。不过所有这些行星中没有一颗是和地球相同的。而现在,在结束其主任务期之际,开普勒空间望远镜已经收集到足够的数据,可以真正开始搜寻另一个“太阳-地球”的翻版——即一颗地球大小的行星以1年的周期围绕一颗类太阳恒星运行。

  行星普遍存在

  威廉姆·布罗基(William Borucki)是美国宇航局埃姆斯研究中心的开普勒项目首席科学家。他说:“开普勒项目的初步结果显示,至少有大约1/3的恒星拥有行星,因此我们银河系中的行星数量必定有数十亿颗。我们尤其感兴趣的是那些和地球相似的系外行星,而这些行星可能就隐藏在目前已经获得,正等待我们进行分析的数据之中。因此,开普勒望远镜最令人激动的结果仍未到来!”

  美国宇航局发射的开普勒空间望远镜通过对超过15万颗恒星的亮度进行不间断的监测,搜寻围绕这些遥远恒星运转的系外行星。当一颗系外行星运行至一颗恒星面前时,它会遮挡住一部分星光,不同大小的行星会遮挡不同数量的恒星光芒。通过这种方法,科学家们可以判断出这颗行星的存在及其相对其母恒星的大小。

  开普勒空间望远镜于2009年3月6日发射升空,其任务是扫描银河系的一片区域并确认其中大概有多少比例的恒星拥有地球大小的宜居行星。科学家们尤其对运行于宜居带或接近宜居带区域的行星感兴趣。

  开普勒望远镜从2009年5月12日开始正式转入工作阶段,在此之前它经过了两个月的调试工作。而在那之后仅仅数月之内,开普勒便发现并确认了5颗系外行星。这5颗行星都属于热木星类别,之所以会有这个名字是因为它们体积巨大,并且运行轨道非常接近母恒星。

  开普勒拥有史无前例的高灵敏度感光设备,可以察觉光度上的微小变化,它以这种方式搜寻地球大小的系外行星。对一个遥远的观测者而言,地球遮掩太阳时导致的太阳光度变化约为100万分之84。这几乎相当于百分之一的百分之一,或者相当于你从几公里外观察一只从车灯前飞过的小飞虫导致的灯光减弱的效果。

  凌星(即行星从恒星面前经过)现象蕴含有丰富的信息。通过考察恒星星光的减弱以及恒星的大小数据,科学家们可以确定围绕其运行的行星的大小或直径。而两次凌星现象发生的时间间隔则可以用来确定其轨道运行周期。一旦其公转周期被确定,根据开普勒行星运动第三定律,我们便可以计算出这颗行星到中央恒星的距离。而得到这一距离数据之后,加上这颗恒星的温度和质量,科学家们便可以进一步判断这颗行星是否存在于宜居带范围之中。

  来自开普勒望远镜的重要成果

  来自开普勒的数据进一步扩展了我们对行星和行星系统的认识。对于开普勒望远镜这些年来取得的成就,主要有:

  2010年8月,科学家们首次发现一颗恒星周围拥有1颗以上的行星发生凌星现象。开普勒-9行星系统的发现开启了一扇机会之门,让科学家们首次有机会通过观察其各自凌星时间的间隔来研究行星之间的引力相互作用。这项强大的技术让天文学家们在很多情况下可以直接借助开普勒望远镜的数据计算出这些行星的质量,而不再依赖于后续的地基观测。

  2011年1月,开普勒小组宣布发现确认无疑的首颗太阳系外岩石行星。这颗名为开普勒-10b的行星质量约为1.4倍地球质量,是迄今发现的直径和质量都最小的系外行星。而来自开普勒望远镜的数据仍将不断揭示越来越小的系外行星目标,其中有一些大小和火星相仿,这告诉我们在银河系中小质量行星可能是普遍存在的。

  2011年2月,科学家们宣布他们发现了一个非常拥挤而紧凑的行星系统,即一颗恒星周围拥有多颗掩星的行星。这就是开普勒-11行星系统,其中包括6颗比地球稍大的行星,所有都运行于轨道直径小于金星-太阳距离的狭小空间区域内。这一案例和之后发现的其它类似案例中,这些行星系统所展现出的紧凑轨道特征是在开普勒项目之前从未设想过的。

  2011年9月,开普勒望远镜的数据显示一个围绕两颗太阳运行的行星,宛如35年前播出的星球大战中塔图因星球的场景,这就是开普勒-16b。这颗行星的发现让一度被认为是科幻一般的情景成为现实。自那以后科学家们又发现了6个围绕双星系统运行的系外行星系统,这一事实证明了一点,那就是行星可以形成于双星系统周围并长期稳定存在。

  2011年12月,开普勒小组宣布他们发现首颗运行于宜居带中的系外行星,这就是开普勒-22b,其质量约为地球的2.4倍。这是迄今发现围绕一颗类太阳恒星运行,并位于宜居带之中的最小行星。这项发现预示着我们距离找到另一颗地球的临界点正越来越近。

  2012年2月,开普勒小组宣布了新一批超过1000颗新发现的系外行星候选体,从而让疑似系外行星的候选体目标总数达到了2321颗。这些数据延续了科学家们不断接近发现大小更小,轨道周期越长的,接近地球的系外行星的趋势。这项结果中包括了数百个拥有多行星系统的恒星,显示多行星系统是普遍存在的现象。

  民间的参与

  最近,民间的爱好者们开始参与到“行星狩猎”项目(Planets Hunters),这是一项由美国耶鲁大学发起的旨在发动民间力量参与到对开普勒望远镜海量数据梳理和分析工作中来的项目,民众可以自由登录该网站查看可疑的系外行星凌星信号并作出他们自己的首颗系外行星发现。正是这种专业天文学家和业余爱好者之前的紧密合作,最终发现一个围绕双星系统运行的系外行星。特别的是,在距离这一双星系统很远的位置上还有另外一对双星围绕运行。

  杰克·里赛尔(Jack Lissauer)是美国宇航局埃姆斯研究中心的行星科学家,他说:“开普勒望远镜带来了大量关于行星的发现,其中很多和之前发现的任何天体都不同,并且这样的发现还将继续。但是对我个人而言,该项目带来的最大发现却并不是某一颗行星,而是包含多颗行星的系统,里面有两颗,三颗,甚至6颗行星,在很紧凑的轨道上围绕恒星运行。并且和我们太阳系中的情况很像,这些行星同样是在几乎同一个平面上运行。”他说:“和人一样,行星之间会发生相互作用,甚至会受到它们邻居的重大影响。那么太阳系外类地行星的邻居是什么样子的?这是我最期待开普勒望远镜能在未来的几年工作期间能予以解答的问题。”

  2012年4月,美国宇航局批准开普勒项目延长任务期,一直持续至2016年。更多的时间意味着开普勒望远镜将得以持续进行旨在搜寻“另一个地球”的任务——那些距离太阳不太远也不太近的行星世界。

  杰夫·马西(Geoff Marcy)是美国加州大学伯克利分校的天文学教授,他说:“地球并不是特殊的,也不是宇宙的中心。宇宙中其它世界的丰富多样性超过了所有科幻小说和电影中的描述。我们已经回答了很多有关我们在宇宙中地位的基本问题,亚里士多德将会为我们感到骄傲。”

  美国宇航局埃姆斯研究中心负责开普勒地面系统的研发,任务运作以及科学数据分析工作。宇航局喷气推进实验室则负责开普勒项目的总体管理。总部位于科罗拉多州波尔多的鲍尔宇航技术公司开发了开普勒望远镜的飞行系统并和科罗拉多大学大气和空间物理实验室一道为项目提供运行支持。位于巴尔的摩的空间望远镜研究所负责开普勒项目获取数据的存档,管理和科学数据分发工作。开普勒空间望远镜是美国宇航局的第10个“发现”项目,该项目由美国宇航局华盛顿总部科学任务董事会提供经费。(晨风)

 

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