中国正在计划的“地球2.0”任务旨在探测类似开普勒-186f的系外行星。图为这颗类似地球大小的行星围绕其遥远恒星运行的艺术图。
图片来源:英国《自然》杂志网站
英国《自然》杂志网站在4月12日的报道中指出,继将机器人送上月球、让机器人降落火星并建造自己的空间站之后,中国将目光投向了遥远的太阳系。4月,中国科学家将公布首个系外行星探测任务的详细计划。
按照计划,这项名为“地球2.0”的任务将于2026年启动,旨在调查银河系内太阳系外的行星,目的是找到第一颗在类日恒星宜居区内活动的类地行星。天文学家认为,这样一颗“地球2.0”行星将具备适合液态水(甚至生命)存在的条件。
应运而生
科学家已经在银河系中发现了5000多颗系外行星,其中大部分由美国国家航空航天局(NASA)的开普勒空间望远镜发现。开普勒望远镜于2009年发射升空,核心目标是发现绕着类日恒星旋转的宜居类地行星,运行9年后,该望远镜于2018年耗尽燃料。
在开普勒望远镜发现的系外行星中,有一些是围绕小型红矮星运转的类地岩石天体,但没有一颗符合“地球2.0”的定义。
美国加州理工学院NASA系外行星科学研究所天体物理学家杰西·克里斯蒂安森说,在目前的技术和望远镜条件下,很难探测到类地小行星的信号。
《自然》报道指出,中国正在计划的、名为“地球2.0”的任务希望改变这种状况。它将由中国科学院资助,早期任务设计阶段即将完成。如果该设计在今年6月通过专家小组的审查,任务小组将获得资金开始建造卫星。该团队计划在2026年底前利用长征火箭发射这颗卫星。
7只“眼睛”
“地球2.0”卫星将携带7台望远镜,任务期为4年。其中6台望远镜将携手观测天鹅座和天琴座,开普勒望远镜也探测了同一片天空。
这6台望远镜将借助“凌星法”搜寻系外行星的踪迹。所谓“凌星法”指行星经过恒星表面时所引发的恒星表面的微弱光度变化。开普勒寻找系外行星主要用的也是“凌星法”。但与开普勒等单个大型望远镜相比,同时使用多个小型望远镜可为科学家提供更广阔的视野。“地球2.0”的6台望远镜将在500平方度,也就是比开普勒的视场宽约5倍的天空范围内共同观测大约120万颗恒星。与此同时,“地球2.0”将能够观测到比NASA的凌日系外行星勘测卫星(TESS)探测到的更暗、更遥远的恒星。TESS于2018年发射,主要调查地球附近的明亮恒星。
“地球2.0”项目负责人、中国科学院上海天文台研究员葛健说:“6个望远镜叠加,可以获得开普勒望远镜5倍的视场,再用非常低噪声的仪器,获得超过开普勒2到3倍的观测深度,我们的探测器的搜寻能力将是开普勒任务的10到15倍。”
该卫星上的第7台仪器将是一台微引力透镜望远镜,用于探测流浪行星(不围绕任何恒星运行的自由漫游天体)以及远离其恒星的类似海王星的系外行星。遥远的星光在穿过系外行星系统时,受到行星的引力发生偏折放大,微引力透镜望远镜以此来探测系外行星。
葛健表示,该望远镜将瞄准银河系的中心,那里存在大量恒星。如果发射成功,这将是第一台在太空运行的微引力透镜望远镜。他说:“我们的卫星基本上可以确定不同大小、质量和年龄的系外行星,为未来的系外行星研究提供丰富的数据。”
数据翻倍
为确认一颗系外行星是类地行星,天文学家需要测量它围绕其主恒星旋转一圈所需的时间。这类行星的轨道周期应与地球的轨道周期相似,每年绕其主恒星旋转一次。澳大利亚南昆士兰大学的天体物理学家黄旭(音译)解释说,科学家需要至少三次凌星才能计算出一个精确的轨道周期,这需要3年甚至更长时间的数据。
但开普勒任务开始4年后,部分部件出现故障,导致其在很长一段时间内无法紧盯天空同一片区域。曾在“地球2.0”团队担任数据模拟顾问的黄旭说,有了“地球2.0”,天文学家可获得另外4年的数据,“地球2.0”提供的数据与开普勒提供的观测结果结合使用,可帮助科学家确认哪些系外行星是真正的类地行星。克里斯蒂安森对此感到兴奋,他表示希望有机会研究“地球2.0”提供的数据。
葛健希望找到十几颗“地球2.0”系外行星。他计划在收集数据后一两年内公布这些数据。目前,“地球2.0”团队已有大约300名科学家和工程师,其中大部分来自中国,但葛健希望有更多天文学家加入,他表示:“‘地球2.0’为更好的国际合作提供了机会。”(科技日报 记者刘霞)
关键词： 天文学家 开普勒望远镜 类地行星
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