两台世界最大望远镜将会直接探测行星
时间:2017-12-08

  两个世界上最大的望远镜将直接检测地球 - 新闻 - 科学网络

  SPHERE行星相机将被安装在欧洲一个非常大的望远镜上。图片来源:G.HUEDEPOHL

  在智利的两次首脑会议上,两个新的最先进的仪器将在未来几个月内开始探测其他恒星周围的行星。到目前为止确定的约一千个系外行星中,绝大多数是由于星光而被间接检测到的。不过,这两种新设备(一种来自北美,另一种来自欧洲)将直接检测行星。它们是世界上最大的双筒望远镜,将打破光学技术的局限。加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的双子座行星相机(GPI)主任布鲁斯·麦金托什(Bruce Macintosh)说:“经过10年的建设,看到设备正常工作真是太棒了。

  GPI由美国和加拿大的多个机构联合组建,安装在智利Cerro Pachon的8米双子座南望远镜上。麦金塔表示:设备整合非常顺利,真是一个惊喜。这将很快在斯坦福大学工作。当我们将它指向第一个星球时,它运作良好。 1月7日,GPI团队发布了第一颗获得的太阳系行星图像:Beta Pictoris b,一颗比木星大几倍的间接观测的年轻行星。 GPI调试将持续数月。

  与此同时,法国格勒诺布尔航天与天体物理研究所和其他欧洲机构建造的SPHERE设备正在向智利进发。这个月晚些时候到达巴塞罗那山丘的时候,它将安装在欧洲南方天文台(ESO)的8.2米望远镜上。德国海德堡马克斯普朗克天文学研究所联合负责人Markus Feldt承认两队之间存在友好的竞争。目前GPI领先。他说。直到5月12日,SPHERE才会开始观测。

  探索太阳系外行星的努力经常被比作试图在探照灯中发现萤火虫(探照灯的亮度比萤火虫高十亿倍)。天文学家使用冠状星来阻挡恒星的光线,但需要复杂的光学元件来阻挡眩光,隐藏行星并补偿各种光学缺陷。

  天文学家一直使用这些技术进行直接观测,以获得比木星大得多的七颗太阳系外行星的图像,而离木星远离太阳。大约十年前,研究人员开始致力于优化对太阳系外行星的探测。 GPI和SPHERE是第一批要完成的设备。为了消除地球大气层扭曲的影响,两支队伍都增加了另一项技术:极其自适应的光学元件,反射镜可以立即复位,以校正大气扭曲的影响,GPI和SPHERE都装备了1000多个执行器可以每秒调整1000次。

  这两款设备都使用多级系统来消除杂散光并修正光路。 GPI将光束通过一个小圆孔,边缘上有10微米的小圆点,精心设计,以防散射,从而减少衍射光。在球体中,当冠状面阻挡恒星的光时,其他仪器将其余的光束分成两批,将其中一个的波长减半,然后重新合并光束,从而消除剩余的星光。球体还具有多个不同波长的探测器,因此恒星射线被电子擦除。

  尽管科学家付出了如此多的努力,但这些新设备只能检测到太空被认为是未被发现的太阳系外行星。由于反射光线太暗,新装置将集中在年轻的行星上,这些年轻的行星在成长期间仍然处于散热状态。新设备不能检测到比木星更小的行星,所以当观察行星远离母星时效果最好。另一个主要的系外行星探测方法是探测由行星牵引引起的恒星摇摆,或行星通过引起的星光。这种方法更适用于观测近距离的行星。

  今年晚些时候,每个设备将开始大规模的探索,针对附近的500个年轻的星星,观察周围的行星,分析它的光,并测量它的温度,大气成分和云结构。

  GPI和SPHERE可能成为获取太阳系外行星图像的主要工具,直到下一代30-40米望远镜在未来10年发展为止。然而,要看到一个关于地球大小的岩石行星,你需要太空望远镜。在过去的10年里,美国宇航局的研究人员和欧洲空间局有雄心勃勃的行星成像计划,但已经在纸上。 ESO设备科学家马库斯·卡斯帕(Markus Kasper)说:“这项工作非常昂贵,没有提出任何计划,但是还有一个更合理的计划:WFIRST项目的一个天文台。 2024年左右可能进入太空的美国航天局(Miao Ni)(原题为“两个天文工具即将上演的剑指深空”)

  “中国科学”(2014-02-24第3版国际)