最敏感成像儀捕捉系外行星(圖）

2014年05月15日 22:42

　　來源：鳳凰科技

　　鳳凰科技訊 北京時間5月15日消息，美國太空網報道，安裝在智利雙子座南方望遠鏡上雙子座行星成像儀（GPI）致力於拍攝環繞遙遠恆星的系外行星，初步測試表明它是同類里敏感度最高的設備。這一設備的各個方面都被精確調整，以保持對明亮恆星附近昏暗行星的最大敏感性。這一成像器裝配有成熟精密的「自適應性光學」系統，能夠糾正地球大氣層產生的模糊效應。它還配有日冕儀能夠阻擋恆星光，使得周圍的行星可見。

　　

　　雙子座行星成像儀拍攝的第一張繪架座β星b(Beta Pictoris b)的圖片，後者環繞著恆星繪架座β星。在這張圖片里，繪架座β星被遮掩使得它的光不會幹涉行星的光。

　　今年1月，科學家們發布了利用GPI拍攝的系外行星的第一張光的圖片。雖然這張照片發佈於1月7日，它實際上是在2013年11月11日拍攝的，當時科學家們將GPI照相機和望遠鏡瞄準了系外行星繪架座β星b。

　　繪架座β星b距離地球63光年，它環繞著南方星座繪架座第二明亮的恆星繪架座β星。這顆行星發現於2008年，是顆氣體巨星，寬度為木星的2/3，質量是地球的3000倍。近期科學家們測量了繪架座β星的日長，這是研究人員首次測定另外一個太陽系內行星的日長。

　　行星成像是一項非常具有挑戰性的任務。例如，在反射的可見光下，木星比太陽昏暗10億倍。而GPI的最新發現將星系成像對比度提高了50倍。成像器利用一張圖片就監測到繪架座β星b，這張圖片曝光時間僅為60秒，之後略微進行了圖片處理。相比之下，之前的拍攝至少需要1個小時的曝光，且涉及大量的後期圖片處理。

　　

　　繪架座β星b的一天大約為8.1小時。

　　「GPI如此強大這讓人激動不已，」研究首席作者、美國加州斯坦福大學的天文學家布魯斯·馬辛托什(Bruce Macintosh)這樣說道。「當我們拍攝這顆行星的第一張圖片時，能夠看到這顆行星的存在不足為奇。相比之前需要耗費1小時的望遠鏡觀測加上大量的高級圖片處理，現在只需要1分鐘的拍攝且無需大量的後期處理就能清晰的看到它，這真是不可思議。控制室內的每一個人都訝異不已但也非常高興。」

　　利用GPI，科學家們發現繪架座β星b在位於相當於地球-太陽距離9倍的位置以20.5年的時間為周期環繞自身恆星，這一軌道距離比土星環繞太陽的軌道還要近一些。「我們可以觀測到類似繪架座β星的年輕系統，它的行星才剛剛形成。由此我們可以了解到太陽系進化早期階段的信息。」馬辛托什說道。「填補行星分佈的空缺非常重要，它有助於約束行星形成模型並為天文學家提供與太陽系類似的系統的相關信息。」

　　研究人員計算出在2017年下半年，系外行星過境恆星的概率有4%。「如果行星過境的確發生，這將不可思議——我們從未對過境行星進行直接成像。」馬辛托什說道。行星過境的測量將幫助天文學家了解繪架座β星b的寬度，結合其它信息，科學家們可以核實它的溫度以及行星的其它信息。

　　此外，GPI將分析所觀測到的系外行星的組成部分。科學家們可以利用名為光譜儀的設備觀測行星的光——這些光有不同的波長，有的是可見的，而大多數是不可見的——從而檢測行星的組成部分。一個元素釋放的光譜或者光的波長就像指紋，揭示了這一物質的本質。「組成成分是一窺大氣特性的重要窗口，」馬辛托什說道。「例如，系外行星強大的垂直風會毀壞甲烷，而後者正是我們期望發現的。」

　　GPI只分析巨大系外行星的組成成分，後者據科學家們所知並不適合生命的存在。為了分析類似地球的多岩石行星並查明它是否潛在宜居，「這需要一個極其巨大、30米寬甚至更大的地面望遠鏡，或者具備和GPI相同的控制恆星光和阻擋恆星光的成像光譜儀技術的強大太空望遠鏡。」 馬辛托什說道。「現在利用GPI合作我們獲得了巨大紅色行星的光譜，這使得我們能夠研發相應的科技和技術，希望有朝一日獲得藍色行星（類似地球）的光譜。」

　　研究人員計劃花費一年左右的時間調試GPI以觀測它的性能。今年11月科學家們計劃利用成像儀掃描600多個附近的年輕恆星，以尋找更多系外行星。「電腦模擬表明我們應該能夠獲得20至50個新成像的行星，這是向前邁出的一大步。」這項研究被發表在5月12日的《美國國家科學院院刊》上。（編譯/嚴炎劉星）