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NASA将于4月发射凌日系外行星巡天测量卫星

2018-3-9 15:03| 发布者: redadmin| 查看: 156| 评论: 0

摘要: 3月6日消息,在美国宇航局肯尼迪航天中心的一间无尘室中,一台小型望远镜正放置在一个高台上进行着发射前的最后一系列检测。之所以检测极其严格是因为这台望远镜的4部摄像机在发射时将没有保护罩。这是美国宇航局制 ...

NASA将于4月发射凌日系外行星巡天测量卫星

3月6日消息,在美国宇航局肯尼迪航天中心的一间无尘室中,一台小型望远镜正放置在一个高台上进行着发射前的最后一系列检测。之所以检测极其严格是因为这台望远镜的4部摄像机在发射时将没有保护罩。这是美国宇航局制定的简化设计决策之一,目的就是为了帮助凌日系外行星巡天测量卫星(TESS)实现探测至少50颗潜在小型类地岩石星球的目标。

事实上,TESS项目的提议甚至比美国宇航局的开普勒天文望远镜项目还要早,2009年发射升空的开普勒证实了外星行星探测器的太空生存能力。两台望远镜都采用了“凌日法”来寻找外星行星。开普勒天文望远镜不仅证实凌日法是一种极具优势的行星搜寻技术,而且也发现我们的星系散布着惊人数量的行星,许多都比我们地球大2到4倍。

在最初的任务阶段,开普勒天文望远镜在天鹅座、天琴座和天龙座的星空范围内搜索一千光年外的恒星。目前为止,科学家们已经确定在开普勒探索的大约17万个恒星目标中,有2341颗外星行星围绕着这些恒星运转。另外4496颗候选星球尚未得到确认,但是许多星球或许永远都无法得到确认,因为它们的宿主恒星太暗淡导致地面望远镜在接下来的研究中观测难度增加。

TESS项目团队采用了一种逆向观测法,先使用地面观测站确定候选类地星球,然后为天文望远镜确定观测目标。他们为TESS最初两年的任务选定了大约20万颗恒星。欧洲航天局的盖亚天文望远镜对每一颗目标恒星都进行了详细标注,盖亚天文望远镜正在创造有史以来最全面的星球位置和距离的宇宙全景目录。

TESS的大多数目标与地球的距离都在300光年以内,比开普勒天文望远镜探索的大多数恒星都更近,而且这些恒星的亮度甚至更亮。来自美国宇航局戈达德太空飞行中心的项目科学家Stephen Rinehart称:“在TESS项目中,我们将能够对所有目标进行后续的地面追踪研究。而且那只是顺序问题,并不存在能力问题。”

凌日探测技术能够探测到行星与宿主恒星的相对大小。如果能够观测到多次凌日现象,科学家们也能够确定这颗行星轨道距离恒星的位置,这一信息随后也能够用于评估它的温度以及它的表面是否有可能存在液态水,这是星球是否宜居的一个关键因素。

但是评估一颗星球的质量需要确定它是由类似于地球的金属和岩石构成还是由冰和气体构成,这时候天文学家会借助地面天文望远镜进行探测。这通常需要一座中等规模的天文台观测行星引力引发的恒星光线摆动现象。TESS项目正在招募数十位天文学家参与这个项目,并且计划利用几座地面天文望远镜的空闲时间来进行后续研究。

TESS目前的预定发射时间为今年4月中旬,在发射升空大约两个月后,它将开始对附近的类地星球进行搜索。那时这部天文望远镜应当已经到达地球轨道的特定位置,在距离地球大约6.73万英里的轨道运行,然后它将向大约23.4万英里外的月球轨道靠近。当TESS处于地球轨道的最高点时,月球将在左侧或者右侧与它形成90度角,并且成为它的轨道安定器,让TESS在未来数十年里不需要操控推进器就能够实现引力的稳定。

这种偏心轨道能够让TESS的大多数时间都处于太空深处,这样也能够让它受到地球和月球反射光线的影响最小化。TESS每13.7天将围绕地球运转一周,速度是月球的两倍。当TESS靠近地球的时候,它将在接下来的10小时内暂停观察任务并且将储存的科学数据传输给美国宇航局深宇宙通讯网络的三座地面接收站。那些数据将实现高速传输,这一传输网络将为未来其它数据密集型太空任务铺平道路,其中就包括詹姆斯韦伯太空望远镜。

TESS的数据不仅包含每颗目标恒星每隔两分钟的亮度测量数据,而且也包含每隔半小时拍摄的超过2千万颗恒星和1千万星系的宇宙全景图。美国宇航局负责TESS招募工作的天文学家Patricia Boyd称:“它的工作将给我们带来宝贵的数据,而且我们预计这种存档工作将持续数年时间。”

这座太空望远镜配备的4部摄像机覆盖的角度为24度宽、96度长的楔形,相当于大约1万颗满月占据的星空面积。TESS每运行两圈就会改变观测视角,它将在运行的第一年覆盖天空的整个南半球。最终,TESS将探测90%的天空,它的探测范围将比开普勒太空望远镜大400倍。

天文学家最感兴趣的是黄极周围的恒星,这些恒星直接位于黄道平面的上方或者下方。这些区域的恒星世界将成为詹姆斯韦伯太空望远镜接下来的主要研究目标。詹姆斯韦伯太空望远镜将尝试推断一些凌日外星行星的大气化学成分。而韦伯太空望远镜预计将在2019年发射升空。

TESS项目首席科学家,麻省理工学院的George Ricker博士称:“TESS充当的是韦伯太空望远镜的寻星镜。TESS所发现的特定恒星事实上是外星行星的潜在宿主。TESS完成测量50颗小型行星质量的任务目标应当不难。计算机模拟表明,在首个三年地面观测期结束前,研究团队查明的星球数量应当超过500颗,而不是最初设定的50颗。”

最终,TESS项目应当能够为外星行星目录增添多达2万颗新星球。大多数新星球都将围绕红矮星运转,那些红矮星的直径大约只有我们太阳的四分之一到二分之一,但是它们将更暗淡而且温度更低。银河系中大约有70%的恒星是红矮星,它们也是TESS项目的主要目标。

项目科学家Rinehart称:“任何新任务过程中最让我激动的就是会有出人意料的发现。我真的希望在未来的某一天我们能够发现一些奇异的事情,一些我们无法解释而且需要仔细思考究竟那是什么的事情。我认为我们肯定会有所发现,但是我并不清楚那会是什么。”


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