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茫茫宇宙,可还有像我这样的星?

2018-04-2015:32:42来源:人民网

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宇宙浩渺,充斥亿万颗星辰。作为人类栖居的星球,地球或许是这亿万中最独特的一颗,但它是唯一的吗?茫茫宇宙,可还有像我这样的星?这是地球之问,更隐含着人类的期冀:在亿万星辰中找到另一个地球,探寻生命的初始与未来。

美国国家航空航天局(NASA)长期致力于对系外行星的搜寻勘测,从9年前的开普勒太空望远镜,到今天的凌日系外行星勘测卫星(TESS),再到两年后的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST),巨额金钱与技术的投入,皆是为了给地球之问找一个答案。

开路的开普勒将功成身退

开普勒太空望远镜是NASA首个用于搜寻太阳系外类地行星的探测器,其于2009年3月6日发射,至今已默默飞行了9年。它使用凌日法,通过目标恒星视觉亮度的变化判定其是否有行星存在。2013年5月,开普勒太空望远镜发生了严重的机械故障,一个反应轮出现问题,使其无法稳定地保持原来的视野。无奈之下,NASA对开普勒任务进行了调整,将后续任务命名K2任务(意为开普勒第二阶段任务),从2014年5月开始每3个月调整一次探测器视野,瞄向新的空域继续进行科学观测。

在9年时间里,开普勒太空望远镜取得了巨大的成功。NASA数据显示,在开普勒任务阶段,科学家确认了2343颗系外行星,其中体积不超过两个地球大小的宜居带行星有30个;而在K2任务阶段,科学家也确认了309颗系外行星。

随着时间流逝,开普勒太空望远镜的燃料行将耗尽,将在未来几个月内结束自己的使命。

接棒的TESS欲大显身手

作为开普勒太空望远镜的继任者,TESS同样使用凌日法进行勘测,但其勘测目标恒星的亮度要比开普勒任务目标恒星高30倍到100倍,所覆盖空域则至少是开普勒任务的350倍。

NASA为TESS设计了一个此前从未使用过的高地球轨道(HEO),这个轨道的热稳定性更好,TESS所遭受的辐射也更小。依靠4个宽视场CCD相机,TESS拥有了一个24°×96°的开阔视场。任务期间,TESS将对26个24°×96°的空域(南、北半球各13个)逐一进行至少27天的勘测,最终在两年时间里完成对整个天空85%空域的勘测。

按计划,TESS将在第一年勘测北半天球,第二年勘测南半天球。NASA会从距离地球30光年到300光年之间的大约20万颗恒星中选取15000颗作为重点勘测目标。科学家们预计,他们会借助TESS发现大约2万颗新的系外行星,估计其中至少有50颗行星的体积与地球相似,而不超过两个地球大小的行星将达到500颗。

蓄势的韦伯或给出答案

作为系外行星“猎手”,TESS能在茫茫星海中找到系外行星,并帮助科学家确定这些行星的最基本情况,如大小、轨道,但这些系外行星的质量、大气成分、光谱特征等具体情况如何,它们中有没有像地球一样的星,则需要科学家们借助大型望远镜进行后续的跟踪研究才会找到答案。而计划于2020年发射的JWST,将是科学家进行后续研究的最有力工具。

JWST被称作下一代天文望远镜,由NASA、欧洲航天局和加拿大航空航天局联合研发,最初计划于2014年升空,但发射日期一再被推迟。尽管如此,全世界科学家仍对其寄予厚望,将其视作未来十年最重要的天文观测台。6.5米口径的主反射镜为JWST提供了强大的观测能力,将为科学家研究宇宙奥秘提供精确的观测数据。在TESS为科学家列出的系外行星列表中,有无像地球这样的星?相信科学家们借助JWST,会给出最终答案。

责任编辑:周经韬(EN069)

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