使用新技术的天文学家可能不仅在邻近的恒星上发现了超级地球,而且还可能直接对其进行了成像。 半人马座阿尔法星周围的宜居带可能会非常舒适。
观测巨行星比观测地球大小的行星容易得多。 无论使用哪种探测方法,较大的行星只是宇宙大海捞针中的一根较大的针。 但总的来说,天文学家对与地球相似的行星非常感兴趣。 找到它们要困难得多。
我们认为我们必须等待目前正在建造的超强大望远镜才能直接拍摄系外行星的图像。
设施如巨型麦哲伦望远镜和欧洲极大望远镜将为系外行星成像任务带来巨大的观测能力。
但一组研究人员已经开发出一种可能完成这项工作的新技术。 他们表示,他们已经拍摄到一颗可能的亚海王星/超级地球大小的行星,围绕我们最近的邻居之一半人马座阿尔法星 A 运行。
该团队在一篇文章中提出了他们的观察结果自然通讯标题为“对半人马座 α 宜居带内的低质量行星进行成像。” 主要作者是凯文·瓦格纳 (Kevin Wagner),他是亚利桑那大学的天文学家和萨根研究员。
虽然天文学家以前发现过低质量系外行星,但他们从未感知到它们的光。 他们目睹了行星通过拉扯他们的明星。 他们观察到,当这些行星所在的恒星的光线减弱时,行星从恒星前面经过。
但他们从未直接想象过。 到目前为止,也许吧。
这种新的检测方法可以归结为红外线。 对地球大小的系外行星进行红外成像的挑战之一是,当来自系外行星的光被恒星的所有背景红外辐射冲走时,辨别来自系外行星的光。
天文学家可以在背景红外线减弱的波长中寻找系外行星,但在这些相同的波长中,温带类地行星是微弱的。
一种方法是查看光谱的近红外 (NIR) 部分。 在近红外光谱中,行星的热辉光并没有被恒星冲走。 但星光仍然令人眼花缭乱,比地球亮数百万倍。 因此,仅仅查看 NIR 并不是一个完整的解决方案。
解决方案可能是靠近(AlphaCen 地区的新地球)本研究中使用的仪器。 NEAR 安装在智利的 ESO(欧洲南方天文台)甚大望远镜 (VLT) 上。 它与维齐尔仪器,也在 VLT 上。 NEAR 背后的团队是 Breakthrough Watch,是尤里·米尔纳 (Yuri Milner) 的一部分突破性举措。
NEAR 仪器不仅在红外光谱的所需部分进行观测,而且还采用了日冕仪。
突破小组认为,8 米地面望远镜上使用的 NEAR 仪器将能够更好地观测半人马座阿尔法星系统及其行星。
因此他们与欧洲南方天文台合作建造了该仪器并将其安装在甚大望远镜上。
这一新发现是 NEAR 和 VLT 累计观察 100 小时的结果。
作者写道:“这些结果证明了用当前和即将推出的望远镜对岩石宜居带系外行星进行成像的可行性。”
100 小时的调试运行旨在展示仪器的强大功能。
该团队表示,根据该运行中约 80% 的最佳图像,NEAR 仪器比其他观测方法要好一个数量级,“……在半人马座 α A 的大部分宜居带中存在温暖的亚海王星大小的行星” ”。
他们还可能发现了一颗行星。 他们写道:“我们还讨论了半人马座 A 周围可能存在的系外行星或外黄道盘探测。” “不过,不能排除有来历不明的器物。”
这并不是天文学家第一次在半人马座阿尔法星系统中发现系外行星。
有几个已确认的行星系统中,还有其他候选人。
但它们都没有像这颗新的潜在行星那样被直接成像,它的占位符名称为 C1,是系统中比邻星周围第一个潜在的探测到的行星。
后续观察将不得不证实或取消这一发现。
令人兴奋的是,一颗温暖的海王星级系外行星可能围绕我们最近的邻近恒星系统中的一颗类太阳恒星运行。 突破性计划的目标之一是将光帆航天器发送到半人马座阿尔法星系统,让我们近距离观察。
但目前这个前景还遥不可及。 在某些方面,这一发现与其说是关于地球,不如说是关于为探测它而开发的技术。
绝大多数已发现的系外行星都是质量与太阳相似的巨大行星,和海王星。 他们是最容易找到的。 但作为地球上的人类,我们主要对像我们自己的行星这样的行星感兴趣。
位于恒星宜居带的类地行星让我们对另一颗行星上存在生命的前景感到兴奋。 但它们也可以告诉我们很多关于我们自己的太阳系的信息,以及太阳系的一般形成和演化方式。
如果 C1 确实是一颗行星,那么突破小组就已经成功地完成了一项至关重要的努力。 他们是第一个通过直接成像探测类地行星的人。
不仅如此,他们还使用了 8 米的地面望远镜和专门的仪器来做到这一点设计和开发探测半人马座阿尔法星系统中的这些类型的行星。
作者相信,即使与更大的望远镜相比,NEAR 也能表现良好。 论文的结论包含对仪器整体灵敏度的描述。 然后他们写道:“原则上,这足以在短短几个小时内探测到半人马座 α A(~20 µJy)周围的类地行星,这与 ELT 的预期一致。”
E-ELT 将配备一个 39 米长的主镜。 其功能和设计目标之一是直接对系外行星(尤其是较小的地球大小的行星)进行成像。
当然,E-ELT 将是一台功能强大的望远镜,无疑将在很长一段时间内推动科学发现,不仅在系外行星成像方面,而且在其他各种方面。
其他巨型地面望远镜也将改变系外行星成像游戏。
NEAR 需要几个小时才能看到的东西,对于 E-ELT 来说可能只需要几分钟,三十米望远镜,或者巨型麦哲伦望远镜看。
NEAR 无法与那些望远镜竞争,而且也从未打算这样做。
但如果这些结果得到证实,那么 NEAR 就取得了其他望远镜无法企及的成功,而且成本仅为新望远镜的一小部分。
不管怎样,NEAR 所取得的成就很可能代表了系外行星研究的未来。 科学家很快将能够专注于单个行星,而不是像开普勒和 TESS 那样进行广泛的调查。