圍繞著一顆遙遠恆星運行的行星,圖片來源:NASA

其他恆星周圍的世界

從我拿起第一本天文書籍並發現恆星就像我們的太陽,只是距離很遠的那一刻起,對我來說,其他恆星周圍的行星顯然是司空見慣的,其中許多肯定蘊藏著生命。天空中有那麼多星星,我們的情況不可能是獨一無二的。但當時還沒有發現任何太陽系外行星的例子,所以這仍然只是猜測。

在其中的一集中 宇宙 電視劇《卡爾·薩根》告訴一群小學生,在他們的有生之年,我們應該能夠弄清楚附近恆星周圍是否存在行星。

「這將在你的有生之年發生,」他預測。 “這將是世界歷史上第一次有人真正發現其他恆星周圍是否有行星。”

據信銀河系中存在數百億顆此類系外行星,此後已發現六千多顆此類系外行星。探測系外行星的技術有很多種,但上面介紹的技術涉及測量當行星在恆星前方移動時恆星的亮度如何下降——這一事件被稱為「凌日」。如果系外行星的軌道平面與我們對恆星的視線有些對齊,那麼我們應該會看到恆星的光線在凌日開始時稍微變暗,在凌日完成時再次變亮。 系外行星觀察是一項公民科學項目,向任何願意參與的人開放。透過參與該計劃,您可以幫助微調有關係外行星凌日時間的可用數據,使科學家能夠更有效地利用開普勒和 TESS 等天基望遠鏡。

對於我們地球上的天文學家來說,這個過程被稱為差分光度測量。這是因為我們正在測量來自目標恆星的光,並將其與天空同一部分的其他參考恆星的數據進行比較。由於系外行星凌日僅影響目標恆星的光,因此我們可以丟棄任何我們看到對比恆星變暗的數據,因為這可能是由於大氣噪音造成的。



  • 這是從我們的天文台拍攝的凌日光曲線的範例。到目前為止,我使用的是彩色相機,前面只有一個紅外線/紫外線濾鏡。我的流程基本上如下:

    ★ 在夜間拍攝一系列 30 秒的曝光。確保在整個凌日期間從您所在的位置都可以看到目標恆星。使用 NASA 的凌日探測器來估計開始和結束時間,然後在該時間窗口的每一側添加幾個小時的緩衝區以確保安全。

    ★ 然後我校準影像,並將它們從彩色轉換為灰階。

    ★ 解決您的影像很重要 - 這意味著所有資料檔案必須包含精確的座標,以便您的所有曝光都可以正確對齊。

  • ★ 然後,我記下目標和對比恆星的座標,並將這些資訊輸入 NASA 的光度測量軟體 EXOTIC。
    ★ 最後,我運行 EXOTIC 流程,該過程可能需要幾個小時才能產生光曲線和相關資料檔案。希望我最終能得到一條漂亮的光曲線,顯示存在一顆凌日系外行星。

  • Star field showing location of Exoplanet K2-18b captured from Bracken Observatory

    這是 K2-18 的圖像,這是一顆紅矮星,開普勒太空船發現它周圍至少有兩顆行星。

     

  • 其中一顆行星 K2-18b 值得特別關注,因為它是在其恆星的宜居帶(該區域的條件適合生命存在)發現的第一顆系外行星。更具體地說,宜居帶是指恆星周圍的區域,其中行星表面可能存在液態水,這被認為是生命形式演化所必需的。

    你看不到行星本身,只能看到它的母星,它位於影像中心的大恆星下方。我已經為您標記了它,但您需要放大才能看到它。這顆行星比地球大,距離我們124光年。事實上,進入我的望遠鏡並影響我的感測器以創建這張圖像的光子 - 它們在 1901 年世界博覽會在紐約開幕時踏上了旅程。

接下來是什麼?

對於未來的系外行星觀測,我將改用帶有適合目標的濾鏡的單色相機。運氣好的話,這應該有助於減少噪音,並從一些較暗的目標中獲得更清晰的訊號。 正如薩根預測發現系外行星一樣,我想說,在 2010 年之後出生的人的一生中,他們很有可能第一次看到圍繞另一顆恆星運行的類地行星的直接成像,以及外星生命的明確跡象。身為行星居民,我發現這個前景非常令人興奮!