美国宇航局凌日系外行星勘测卫星“苔丝”号(TESS)在其科学研究的第一年里,已经发现了太阳系外的21颗行星,并捕获了南方天空中发生的其他有趣事件数据。苔丝现在把注意力转向北半球,完成有史以来最全面的行星狩猎探险。2018年7月苔丝号开始在南方的天空中寻找系外行星(或绕遥远恒星运行的世界),同时收集超新星、黑洞和其他在其视线范围内现象的数据。除了发现的行星,该任务还发现了850多颗候选系外行星,这些行星正在等待地面望远镜的确认。
麻省理工学院首席研究员乔治·里克(George Ricker)说:“苔丝”号在第一年的运行速度和产率远远超出了人们对此次任务最乐观的预期。除了发现了一系列不同的系外行星,“苔丝”号还发现了一个天体物理现象的宝库,包括数千个剧烈变化的星体。
为了寻找系外行星,“苔丝”号使用了4台大型摄像机,一次观测24×96度天空区域27天。这些部分有重叠,所以天空的某些部分可以观测到将近一年。“苔丝”号正专注于距离我们太阳系300光年的恒星,观察凌日现象。
凌日现象是一种周期性的亮度下降,由一个物体(比如一颗行星)从恒星前面经过而引起。现在勘测的南部部分已经完成,探测器将相机转向北部,当它在2020年完成北部部分时,苔丝将能绘制四分之三的天空。美国宇航局戈达德太空飞行中心的TESS项目科学家帕迪博伊德(Padi Boyd)说:开普勒望远镜发现了一个惊人的结果,平均来说,每个恒星系统周围都有一颗或多颗行星。苔丝迈出了下一步。如果行星无处不在,让我们来寻找那些围绕着明亮、邻近恒星运行的行星,以下是“苔丝”号在第一年看到的一些有趣天体和事件。
系外行星
为了有资格成为系外行星候选,一个天体必须在“苔丝”号数据中进行至少三次凌日,然后通过几次额外的检查,以确保凌日不是由日食或伴星引起的假阳性,而是可能实际上是系外行星。一旦确定了一个候选行星,天文学家就会部署一个大型的地面望远镜网络来确认它。麻省理工学院(MIT)负责系外行星候选人识别的团队负责人纳塔莉亚·格雷罗(Natalia Guerrero)说:
这个团队目前的重点是寻找最好的候选者,通过地面大型望远镜跟进来确认。但数据中还有更多潜在的系外行星候选者有待分析,所以只是看到了冰山一角,“苔丝”号只是了解了一些皮毛。到目前为止,“苔丝”号发现的行星范围从地球大小的80%到与木星和土星大小相当或超过它们的行星,和开普勒望远镜一样,“苔丝”号发现了许多比海王星小,但比地球大的行星。
虽然美国宇航局正努力将宇航员安置在离地球近的一些星球上——如月球和火星上,以便更多地了解我们太阳系中的行星,但“苔丝”号发现的这些行星,强大望远镜的后续观测将使我们能够更好地了解地球和太阳系是如何形成的。利用“苔丝”号的数据,科学家们将能够利用现有和未来的天文台,如詹姆斯韦伯太空望远镜,研究系外行星的其他方面,比如任何大气的存在和构成,这些都会影响生命发展的可能性。
彗星
在科学行动开始之前,“苔丝”号拍摄了太阳系中一颗新发现彗星的清晰图像。在在轨仪器测试期间,该卫星的摄像头拍摄了一系列图像,捕捉到了C/2018 N1,这颗彗星是美国宇航局近地天体广域红外探测探测器(NEOWISE)发现的,“苔丝”号也捕捉到了太阳系外类似天体的数据。
系外彗星
来自“苔丝”号次任务的数据也被用来识别围绕另一颗恒星运行的彗星凌日现象:位于63光年之外的贝塔Pictoris。天文学家们发现了三颗彗星,它们太小,无法成为行星,而且尾巴可以探测到,这是在可见光下首次发现的彗星类型。
超新星
因为“苔丝”号花了近一个月的时间寻找同一个位置,所以它可以在恒星事件(如超新星)开始时捕捉数据。在最初几个月的科学运作中,“苔丝”号发现了六个发生在遥远星系中的超新星,这些超新星后来被地面望远镜发现。科学家们希望利用这些类型的观测,来更好地了解一种被称为Ia型超新星的特殊爆炸起源。Ia型超新星要么发生在一个白矮星从另一个恒星吸收气体的恒星系统中,要么发生在两个白矮星合并的时候。
天文学家不知道哪种情况更常见,但有了“苔丝”号的数据,将对这些宇宙爆炸的起源有更清晰了解。Ia型超新星是一类被称为“标准烛光”的天体,这意味着天文学家知道它们有多亮,可以用它们来计算数量,比如宇宙膨胀的速度。“苔丝”号的数据将帮助了解Ia型超新星在这两种情况下产生的差异,这可能会对我们如何理解数十亿光年之外发生的事件,以及最终宇宙的命运产生重大影响。