美国宇航局的新望远镜可以发现数千颗系外行星和数百颗地球大小的流浪行星

admin 2023-12-19 22:15:17 浏览量:9
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CNN报道

当美国宇航局的下一代太空天文台在几年后发射时,南希·格蕾丝·罗马太空望远镜将扩大对系外行星和流浪行星的搜索,流浪行星或在太空中运行而没有绕恒星运行的世界。

根据一项新的研究,该望远镜预计将于2026年10月至2027年5月发射,可能有可能发现400颗与地球质量相似的流浪行星。目前尚不清楚这些行星除了质量外是否与地球有其他相似之处。

了解这些流浪行星可以让我们更清楚地了解行星系统的形成、演化和破坏。该望远镜的命名是为了纪念美国国家航空航天局第一任天文学主任、“哈勃太空望远镜之母”南希·格蕾丝·罗曼。

两项新研究都将在未来的《天文学杂志》上发表,它们指出,发现了第二颗已知的地球质量的流浪行星,并提供证据表明,流浪行星的数量是我们银河系中绕恒星运行的行星的六倍。这些发现是在新西兰约翰山大学天文台进行的一项为期9年的名为“天体物理学中的微透镜观测”的调查中得出的。

“我们估计银河系中流浪行星的数量是恒星的20倍——数万亿的行星独自游荡,”这两项研究的合著者、美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的高级研究科学家大卫·贝内特在一份声明中说。“这是第一次测量银河系中对质量小于地球的行星敏感的流浪行星的数量。”

寻找流浪行星

微透镜是天文学家用来研究遥远恒星和寻找系外行星的一种技术。当我们星系中的恒星移动时,它们可以与更远的恒星对齐。前景恒星就像一个透镜,在几个小时内放大和照亮背景恒星。但任何有质量的物体都会引起这种扭曲的透镜效应,从而揭示出其他天体。

例如,如果一颗流浪行星与一颗遥远的恒星对齐,那颗恒星发出的光基本上会在行星周围弯曲,从而产生放大效应。研究人员可以利用行星周围光线的变化来测量行星的质量。

其中一项研究的主要作者、大阪大学教授Takahiro Sumi在一份声明中说:“微透镜是我们找到低质量自由漂浮行星甚至原始黑洞等物体的唯一方法。”“利用重力来发现我们永远无法直接看到的物体,这是非常令人兴奋的。”

但是利用微透镜发现流浪行星的机会非常少,所以像罗曼这样的望远镜会派上用场。

另一项研究的主要作者、大阪大学助理教授Naoki Koshimoto在一份声明中说:“罗曼将对质量更低的流浪行星敏感,因为它将从太空进行观测。”“罗曼的广阔视野和敏锐视野的结合将使我们能够比仅使用地面望远镜更详细地研究它发现的物体,这是一个令人兴奋的前景。”

天文学家利用各种技术、望远镜和任务探测了5400多颗系外行星,即太阳系外的行星。许多这样的世界在大小上更接近我们太阳系中最大的行星,如木星或海王星,并且轨道离它们的主星非常近。

但流浪行星可能要小得多。当行星在恒星周围形成时,当它们进入自己的轨道时,它们会相互施加引力影响。较小、较轻的行星与宿主恒星之间的引力作用没有那么强,所以较大行星的移动会使这些行星螺旋状地离开星系。

Sumi说:“我们发现地球大小的流氓比更大的流氓更常见。”“恒星束缚行星和自由漂浮行星平均质量的差异是理解行星形成机制的关键。”

罗曼被发现的潜力

工程师和科学家将罗马望远镜称为哈勃太空望远镜的大眼睛表亲,因为它的大视野将产生比哈勃望远镜大得多的图像,同时提供同样水平的复杂细节。

罗曼将能够在更短的时间内观察到比哈勃更多的天空,测量来自十亿个星系的光,以帮助解开宇宙之谜。该望远镜配备了一个强大的7.9英尺(2.4米)镜面。

罗曼将捕捉到的从未见过的宇宙图像可以帮助天文学家解开宇宙似乎在加速膨胀的原因,绘制物质在宇宙中的分布,并测量它是如何随着时间的推移而膨胀的。

凭借其改进的能力,Roman有望在银河系中发现大约2600颗系外行星。该天文台将携带一个宽视场仪器,其视野是哈勃红外仪器的100倍,以及一个可以测量系外行星的日冕仪。日冕仪将通过阻挡系外行星环绕的明亮恒星的光线,直接拍摄系外行星的图像,捕捉比恒星暗淡100亿倍的行星的细节。

寻找新世界

罗曼的微透镜调查将对1亿颗恒星进行数百天的研究,以寻找它们周围的行星。

“这是NASA在太阳系外寻找生命的道路上迈出的重要一步,”加州帕萨迪纳NASA喷气推进实验室的工作人员、罗曼日冕仪的仪器技术专家凡妮莎·贝利博士说。

像哈勃和詹姆斯·韦伯太空望远镜这样的望远镜使天文学家能够观测到被称为热木星的巨大的发光气体系外行星。贝利说,最终的目标是能够观测到类地行星,并研究其表面和云层反射的光,以寻找大气特征。在这些能力成为可能之前,Roman的日冕仪可以作为中间的垫脚石。

贝利说:“它将采用我们在哈勃、韦伯和地面望远镜上率先采用的技术,并将增加一些新技术来帮助我们提高性能。”

“希望这意味着我们能够在几年内看到类似木星的行星围绕着类似太阳的恒星,看到它们的云顶反射的光。”

罗曼的目标包括真正的类木星行星,这些行星温度较低,距离恒星更远。贝利说,罗曼将允许天文学家看到类似木星的行星的“淡棕色点”图像,而不是著名的地球“淡蓝色点”图像。

证明罗曼的能力可能会带来寻找类地行星所需的技术。

贝利说:“最让我兴奋的是,到最后,我想我会对我们迈出下一步的能力充满信心。”

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