哈勃和新视野号提供了关于天王星的双重视角，为系外行星研究提供信息

美国宇航局的哈勃太空望远镜和新视野号宇宙飞船最近同时将目光投向了天王星，使科学家能够从两个截然不同的角度对这颗行星进行直接比较。这些结果为未来研究其他恒星周围类似类型行星的计划提供了信息。

天文学家使用天王星作为类似的代理超出我们的，称为系外行星，比较从哈勃望远镜到新视野号更遥远的视野。这种综合视角将帮助科学家更多地了解在用未来的望远镜对其他恒星周围的行星进行成像时会发生什么。

剑桥麻省理工学院的主要作者萨曼莎·哈斯勒（Samantha Hasler）表示：“虽然我们预计天王星在每个观测过滤器中的表现都不同，但我们发现天王星实际上比从不同角度获取的新视野号数据中预测的要暗。”新视野号科学团队合作者。

系外行星的直接成像是了解其潜在宜居性的关键技术，并为我们太阳系的起源和形成提供了新的线索。天文学家使用直接成像和光谱学来收集来自被观测行星的光，并比较其在不同波长下的亮度。

然而，对系外行星进行成像是一个众所周知的困难过程，因为它们距离我们太远了。它们的图像只是精确的点，因此不如我们对围绕太阳运行的世界的特写视图那么详细。研究人员也只能直接对“部分阶段”的系外行星进行成像，即从地球上看，只有一部分行星被恒星照亮。

天王星是一个理想的目标，可以作为测试了解其他望远镜未来对系外行星的遥远观测的测试，原因有几个。首先，许多已知的系外行星也是性质相似的气态巨行星。此外，在进行观测时，新视野号位于天王星的远端，距离 65 亿英里，可以研究它的暮光新月——这是在地球上无法完成的。在这个距离上，新地平线号看到的行星只有其彩色相机（称为多光谱可见成像相机）中的几个像素。

另一方面，哈勃望远镜凭借其高分辨率，在距天王星 17 亿英里的近地轨道上，能够看到气态世界白天一侧的云层和风暴等大气特征。

哈斯勒补充道：“天王星在新视野号观测中看起来只是一个小点，类似于从韦伯等天文台或地面天文台直接成像的系外行星上看到的点。” “哈勃望远镜为新视野号观测大气层时的情况提供了背景信息。”

太阳系中的气态巨行星拥有动态多变的大气层和不断变化的云层。这在系外行星中有多常见？通过从哈勃望远镜了解天王星云层的细节，研究人员能够验证新视野号数据的解释。就天王星而言，哈勃望远镜和新视野号都发现亮度没有随着行星的旋转而变化，这表明云的特征没有随着行星的旋转而变化。

然而，新视野号探测的重要性与行星如何反射与哈勃或地球上或附近的其他天文台可以看到的不同相位的光有关。新视野号表明，在部分相位角和高相位角下，系外行星可能比预测的更暗，并且大气层在部分相位角下反射光的方式有所不同。

美国国家航空航天局 (NASA) 正在建设两个主要的天文台，以推进对大气和潜在的宜居性。

“这些具有里程碑意义的新视野号从任何其他方式都无法观测到的有利位置对天王星进行的研究增加了该任务的新科学知识宝库，并且与该任务中获得的许多其他数据集一样，对我们的太阳世界产生了令人惊讶的新见解系统，”西南研究所的新视野号首席研究员艾伦·斯特恩补充道。

NASA 即将于 2027 年发射的南希·格雷斯·罗马太空望远镜将使用日冕仪阻挡恒星的光线，从而直接观察气态巨行星。美国宇航局的宜居世界天文台正处于早期规划阶段，将成为第一个专门设计用于搜索绕其他恒星运行的地球大小的岩石行星上的大气生物特征的望远镜。

哈斯勒总结道：“研究像天王星这样的已知基准如何在遥远的成像中出现，可以帮助我们在为这些未来的任务做准备时有更坚定的期望。” “这对我们的成功至关重要。”

新视野号于 2006 年 1 月发射，于 2015 年 7 月历史性地飞越了冥王星及其卫星，然后于 2019 年 1 月让人类第一次近距离观察这些行星构件和柯伊伯带天体之一阿罗科斯 (Arrokoth)。现在正在执行第二次扩展任务，研究遥远的柯伊伯带天体，描述太阳外日光层的特征，并从其在太阳系遥远区域无与伦比的有利位置进行重要的天体物理观测。

天王星的结果将于本周在美国天文学会行星科学分部第 56 届年会，在爱达荷州博伊西。