科学家认为需打造出超级望远镜直接观测系外行星

科学家认为需打造出超级望远镜直接观测系外行星

很多人认为寻找遥远恒星系统中的行星需要越来越大的望远镜才能探测到它们的踪迹，毕竟更大口径的望远镜可以捕捉到微弱的反射光，可发现更微小的细节。由于有些系外行星的轨道非常靠近其恒星，因此明亮的恒星光线使得它们很难被探测到，具有非常大的挑战性。如果行星距离恒星太远，其反射的光线也相对应微弱，即便是最大的光学望远镜也无法探测到如此微弱的反射光。基于这些原因，科学家越来越多地通过间接探测技术来发现系外行星。

到目前为止，只有大约7%的系外行星是通过直接观测法发现的。较为常见的系外行星探测技术之一为摇摆法探测系外行星信号。遥远恒星系统中的恒星会对该系统中的行星施加引力，从而使它们保持在各自的轨道上运行，但这些行星的引力也会对恒星产生微小的作用力，使恒星围绕着某一个点进行摆动。比如在双体系统中，两个天体围绕着一个看不见的引力平衡点进行旋转。

基于同样的原理，恒星在质量中心相对位置的某个点上移动时会导致地球观测方位视向速度的变化，根据天体多普勒效应，科学家可以从恒星谱线的信息中得出相关变量。这就是视向速度法测量系外行星，典型的例子为欧洲南方天文台的高精度视向速度行星搜索器。使用引力摆动法要求望远镜的口径要足够大，才能测量到恒星的微小位置飘动。比如一颗名为HD40307g的超级地球，就是欧洲南方天文台通过高精度视向速度行星搜索器所发现的，该探测器安装在智利拉西拉天文台的3.6米径望远镜上。该探测器的灵敏度极高，可探测到恒星光谱中的细微变化，从而将潜在可居住行星暴露出来。

在一些特殊的情况下，一个类似的方法可用于推测脉冲星周围是否存在系外行星，由于脉冲星的高速自转，强辐射束扫过其周围的宇宙空间，如果一颗行星位于辐射束的方向上，我们就结合引力摆动以及脉冲星非常稳定的周期性辐射束来探测到系外行星的存在。此外，科学家也采用一种被称为凌日法的技术来探测系外行星，其原理与“金星凌日”类似。当一颗行星出现的恒星盘面的边缘并准备过境时，这便是一次难得的对系外行星进行观测的机会。

我们不仅能发现由于过境天体的存在，恒星的视觉亮度出现了微弱的下降，另外根据光谱数据，科学家们还可以得知系外行星的基本物理参数，比如大气成分等。来自美国国家航空航天局的开普勒空间望远镜就是通过探测遥远恒星盘面的微弱视觉亮等变化来发现系外行星，目前该任务已经确认了超过2300个系外行星候选者，但是我们仍然需要通过其他技术手段进一步对系外行星进行确认。此外，科学家们还发现当系外行星过境时，如果其轨道和周期出现微小差别还可以暗示其附近轨道上还存在其他行星，即便我们还没有探测到它们的存在。

在少数情况下，遥远恒星形成的引力透镜现象也可用于探测系外行星，由于恒星引力场的存在，可导致其周围的光线发生弯曲，形成一个引力放大镜，通过该方法也可以探测到系外行星的存在。当然，还有其他更精细的系外行星探测技术，但能让我们真正感到兴奋的是直接观测到系外行星大气以及表面细节的观测技术，在这样的望远镜被发明之前，我们只能将系外行星表面的图像留给艺术家和科幻作家，让他们来描绘系外行星表面的样子，但随着天体观测技术的发展，不需要等待太长的时间我们就能拍摄到系外行星的照片。

腾讯科学讯（Everett/编译）