看詹姆斯-韦伯望远镜将怎样探测系外行星

2022年07月14日 08:39 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

詹姆斯-韦伯太空望远镜发布的首批科学数据的一大亮点是系外行星大气层的光谱,其显示出韦伯的仪器如何能看到这些遥远大气层是由什么构成的。这是系外行星研究的一大进步,甚至可以帮助寻找潜在的宜居世界。更妙的是,用于研究这颗系外行星的方法还可以用来探测和检查其他系外行星。

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行星在我们看来可能很大,但事实上,它们在银河系的计划中是非常微小的。跟恒星不同,恒星要大得多,而且会发出自己的光,而行星则很小、很暗且很难看到。这意味着使用韦伯这样的望远镜的研究人员很少能直接看到一颗行星;相反,他们必须通过观察行星如何改变它周围的环境来推断它的存在。

发现系外行星的一个方法是观察它所围绕的恒星,也就是它的主星。如果把望远镜对准一颗恒星我们会看到它发出的光。有时,当一颗行星从它前面经过时,我们从这颗恒星上看到的光量会非常轻微地下降。如果我们看到这种亮度的下降是有规律的,我们就可以推断出那里有一颗行星,并且它在绕着恒星运行时造成了亮度的下降。这被称为凌日法,它是像现已退休的开普勒太空望远镜或NASA目前的凌日系外行星调查卫星(TESS)这样的望远镜发现系外行星的方法。

利用詹姆斯-韦伯搜索系外行星

詹姆斯-韦伯也将能够观测这些凌日,这是它研究系外行星的一种方式。在第一次发布的科学数据中甚至拥有一个凌日数据的例子,其显示了当WASP-96行星从它面前经过时,WASP-96星的光线是如何倾斜的。这些数据是使用韦伯的近红外成像仪和无缝隙光谱仪(NIRISS)仪器,并利用其单物无缝隙光谱学(SOSS)模式收集的。这种模式可以研究系外行星,方法是将非常明亮的恒星去掉焦距并将光线分散到各个像素上,这样就可以观察到相对微小的行星的影响。

行星穿过其恒星的表面需要一些时间--就WASP-96 b而言需要两个半小时--在此期间,望远镜每1.4分钟进行一次测量。该仪器还收集了过境前后几个小时的数据。行星对恒星亮度造成的差异非常小,不到1.5%,但由于该仪器非常敏感,它可以检测到这些微小的变化。

从这些数据中,科学家们可以了解更多关于系外行星的信息,如弄清它的大小和轨道特性。过境法只是识别和研究系外行星的一种方法。韦伯将跟地面望远镜合作以发现新的系外行星,另外使用径向速度法了解它们的质量--它甚至能使用一种叫做coronagraphy的技术对一些系外行星直接成像。

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