歐洲太空總署發射新望遠鏡,將深入分析已知的系外行星

作者 | 發布日期 2019 年 12 月 19 日 14:11 | 分類 天文 , 自然科學 , 航太科技 follow us in feedly


準備用來揭開系外行星更多未知面貌的全新衛星 CHEOPS,已在美東時間 12 月 18 日凌晨正式出發升空,目前正在離地 700 公里以上的太陽同步軌道待命。歐洲太空總署表示,該顆衛星任務將著重於分析現有已知系外行星的更多未知特徵。

過去 30 年來,NASA 的克卜勒太空望遠鏡、凌日系外行星巡天衛星(TESS)、ESA 的對流旋轉和行星橫越任務(Convection Rotation and planetary Transits,CoRoT)等,已幫助天文學家發現數以千顆系外行星,讓我們知道太陽系之外的世界有多繽紛。

一般來說,天文學家主要利用 2 種方法來搜尋系外行星,第一種為徑向速度法:當一顆大質量行星近距離經過母恆星時,其引力會導致母恆星出現微弱「擺動」,這種方法可以計算出行星的質量,但無法理解行星的組成和其他性質。

第二種為凌日法:當行星經過母恆星前方時(在地球觀測者眼中),會導致母恆星亮度些微下降,這種方法可以計算出行星的密度,並確認行星是跟地球一樣屬於類地行星、還是跟土星、木星一樣屬於氣態巨行星。

而現在,美東時間 12 月 18 日凌晨 3 點 54 分,ESA 的「系外行星特性探測衛星(CHaracterising ExOPlanets Satellite,CHEOPS)」正式搭乘火箭發射升空,發射約 2 小時後,裝著衛星的整流罩成功脫離火箭,釋放 CHEOPS 衛星進入離地約 700 公里高的軌道。(此次火箭有效載荷共有 5 顆衛星,除了 CHEOPS 衛星外,還有配備了合成孔徑雷達的 Cosmo-SkyMed 衛星、以及另外 3 顆立方衛星)

最終,CHEOPS 衛星將進入太陽同步軌道中的晨/昏軌道;相較之下,哈伯太空望遠鏡位於離地約 559 公里的低地球軌道。

特別的是,CHEOPS 衛星並非加入搜索系外行星的行列,而是從 2020 年 4 月起展開為期 3.5 年的任務,將重點研究約 300~500 顆已知的系外行星,結合行星的質量、密度、大小、大氣成分(比如水、甲烷)等資訊,分析出更精確的行星組成、行星演化歷史。

也就是說,CHEOPS 衛星主要任務目標有:

  • 測量大小介於地球~海王星之間的系外行星精確尺寸
  • 測量熱木星的光曲線,觀察行星大氣中的能量如何傳輸
  • 將 CHEOPS 的質量結果與現有行星質量相結合,以限制組成成分與內部結構
  • 確定未來其他天文台搜索系外行星大氣關鍵分子的指紋

但儘管 CHEOPS 主要任務目標不是尋找新的系外行星,科學家仍分配了一點觀測時間給某些已知的多行星系統,比如 GJ 9827 和 K2-138 系統,也許有機會再發現系統中的新成員。

除了這些太空望遠鏡,地面上也有其他望遠鏡努力支援搜尋系外行星,比如安裝在 ESO 3.6 米望遠鏡上的高精度徑向速度行星搜索器(HARPS)、安裝在甚大望遠鏡上的 ESPRESSO 光譜儀等,也利用徑向速度法協助搜尋又有哪顆恆星出現晃動;帕瑞納天文台的次世代凌星巡天(Next-Generation Transit Survey,NGTS)計畫,則使用凌日法偵測系外行星。

(首圖來源:歐洲太空總署