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“星探”开普勒如何寻星
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撰稿|诸葛士元

  寻找系外类地行星的“开普勒”又立新功。

  2015年7月24日,美国航空航天局宣布,其“开普勒”空间望远镜发现了迄今为止与地球最为相似的太阳系外行星——开普勒-452b。目前,人类已知的大部分类系外地行星都是由“类地行星神探”——“开普勒”空间望远镜发现的,它已发现了4696个系外行星候选者,确认了1030颗系外行星,其中有12颗宜居带内的系外行星直径介于地球的1~2倍之间,它们都有可能与地球相似。

  那么,“开普勒”空间望远镜是如何寻找这些系外类地行星的呢?

  那么多姓“开普勒”的星

  现在,人类已找到了三类太阳系外行星——气体巨星、短周期轨道上炽热的超级地球和冰巨星。

  所谓类地行星简单地说类似于地球的行星,它由岩石构成,围绕像太阳的恒星运行,可能孕育着生命,因而具有研究意义。比如,大小为地球的一半到两倍之间的行星,尤其是那些在恒星周围的宜居带的行星,在该区域运行的行星表面很可能有液态水的存在。

  长期以来,人类一直在通过各种办法在太阳系外寻找类似地球的行星。但其面临的一大困难就是缺乏观测手段,因为在类似太阳系的遥远星系中,恒星和行星的距离往往较近,恒星发出的强烈光芒会掩盖行星,使地球上的天文望远镜观测不到。

  其实,早在2009年3月3日以前,人类就已发现了342颗太阳系外行星,不过其中绝大多数属于类木行星,它们体积比较大,表面是气体,据信其中没有一颗适于生命存在。这样的结果主要是由于当时的探测方式和技术水平决定的,但并不能说明太阳系外不存在类地行星或有生命存在且与地球大小相当的行星。

  2009年3月6日,美国发射了世界第一个专门用于寻找太阳系外类地行星的空间望远镜——“开普勒”。其“绝活”是携带了全球体积最大的光度计到太空中去,该装置能帮助搜寻太阳系外类地行星。

  “开普勒”的任务是寻找与地球相似的星球,解答“地球是不是孤独的”的这个人类亘古以来就面临的难题。我们想要知道银河系中是否有宜居带或者其附近的数百个地球大小和比地球小的行星,即恒星宜居带中不太冷、不太热、存在液态水的行星,我们希望确定银河系的数千亿恒星的一部分中可能拥有这种行星。简单地说,“开普勒”就是要找到宇宙中生命有可能存在的地方,从而改变人类对宇宙的看法,有望从根本上改变人类对自身的认识。

  找到宜居行星只是寻找外星生命的第一步。如果发现许多类地行星,就意味着生命可能在银河系内普遍存在;如果没有发现或发现很少的类地行星,则表明地球可能是唯一的生命站。当时专家预计,“开普勒”可发现50颗以上的类地行星。

  其实,单就开普勒-452b来说,它不是最像地球的太阳系外行星,因为2014年宣布发现的开普勒186f,半径是地球的1.17倍,2015年年初宣布发现的开普勒-438b,半径更是只有地球的1.12倍。这2颗行星都处在各自恒星的宜居带内,也都比开普勒-452b更接近于地球的大小。只不过,这2颗行星所环绕的恒星都要比太阳小得多,也暗得多。而开普勒-452b所环绕的恒星非常类似于太阳。因此,如果把恒星也考虑进来的话,开普勒-452b确实称得上是“另一个地球”。

  当然,“开普勒”的主要目标并不是要寻找“另一个地球”,而是通过这种抽样调查的方式,帮天文学家更好地了解地球这样的宜居行星在整个银河系当中到底有多么普遍。开普勒-452b就像比地球大的远房亲戚,研究它有助于科学家理解地球的进化环境,预见地球的未来。

  
“星探”开普勒如何寻星

  由于“开普勒”成就显著,2013年4月,美国航空航天局宣布,将“开普勒”原定3年半的任务期延长至2016年。但在2013年5月14日,“开普勒”空间望远镜的1个反作用飞轮坏了,再加上2012年坏的1个反作用飞轮,其4个用于姿态控制的反作用飞轮已坏了2个,所以无法继续提供精确的定位,完成搜寻使命。</d

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