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太空望远镜越来越先进 找到地球2.0只是时间问题

时间:2017-9-25 8:48:52 点击:

  核心提示:据TechRadar北京时间9月24日报道,地球2.0一定存在,太空望远镜将能够发现它,只是时间早晚的问题。过去10年,太空望远镜不断发现新证据:在浩瀚的银河系中存在与地球大小相似的其他行星。2017...

据TechRadar北京时间9月24日报道,地球2.0一定存在,太空望远镜将能够发现它,只是时间早晚的问题。过去10年,太空望远镜不断发现新证据:在浩瀚的银河系中存在与地球大小相似的其他行星。

2017年9月初,研究人员利用哈勃太空望远镜的数据经过计算发现,TRAPPIST-1星系周围7颗行星的表面可能存在水。TRAPPIST-1是今年早些时候发现的一颗表面温度极低的红矮星,大小与木星相似。

TRAPPIST-1位于水瓶座方向,距离地球40亿光年(长度单位,为9460730472580800米),算是我们的邻居了。天文学家是如何知道其周围的行星表面存在水的?太空望远镜能披露“其他地球”的更多信息吗?


天文学家执着于寻找地球2.0

系外行星

TRAPPIST-1周围的这7颗行星是利用中天法发现的。当系外行星穿越能在望远镜中观测到的一颗恒星时,恒星亮度会略有降低。望远镜记录到的光信号可以用来计算行星的质量和半径。这属于光谱学范围,哈勃、斯必泽和开普勒等功能强大的太空望远镜,能观察到系外行星穿过从紫外到红外在内的各种波长的波的情况。

有关TRAPPIST-1的最新发现,是通过探测紫外线实现的。高于一定强度的紫外线能破坏水分子。研究人员发现,由于紫外线强度高,内行星可能失去所有水分;外行星紫外线强度低,而且都位于宜居带内,因此存在河流和海洋。


哈勃太空望远镜

X射线强度

大学物理系教授彼得·惠特利(Peter Wheatley)表示,“我们现在能对与地球大小相当的行星的环境进行研究,这是令人激动的。我们的研究结果表明,尽管存在相对强烈的紫外线和X射线,TRAPPIST-1星系内存在水,甚至是生命。”

虽然哈勃等太空望远镜取得了巨大成功,大量在地面建设的望远镜被用来印证太空望远镜的数据。

值得指出的是,部分TRAPPIST-1系外行星上存在水的结论,依赖于大量假设。为了有效地研究系外行星,天文学家需要功能更强大的太空望远镜。幸运的是,明年将有一台功能更强大的太空望远镜升空。


詹姆斯·韦伯太空望远镜

新哈勃?

运行27年后,哈勃太空望远镜将不再是人类观察宇宙视力最好的眼睛。

詹姆斯·韦伯太空望远镜大小是哈勃太空望远镜的2倍,将于2018年10月从欧洲航天局位于法属圭亚那的发射中心发射升空。詹姆斯·韦伯太空望远镜不是绕地球运行,而是绕太阳运行,在距离地球93万英里(约150万公里)处的拉格朗日L2点时能获得宇宙最清晰的图像。

詹姆斯·韦伯太空望远镜利用令人震惊的22米遮阳板和镀有黄金的铍反射镜——展开后达6.5米,是哈勃太空望远镜的3倍——探测来自宇宙最深远处的红外线,以更好地了解宇宙大爆炸。

它还将测量红外线,探测围绕遥远恒星运转的行星大气成分。其多个摄像头的能力也比哈勃太空望远镜要强大得多。不过,詹姆斯·韦伯太空望远镜距离地球太远,一旦出问题后无法进行维修。1993年,美国航天飞机航天员曾对哈勃太空望远镜进行维修。

如果一切正常,詹姆斯·韦伯太空望远镜将永久性地改变天文学,天文学家将首次能“近距离”地观察TRAPPIST-1星系的行星。

比詹姆斯·韦伯太空望远镜更强大的太空望远镜已经在规划中。WFIRST太空望远镜计划2025年发射升空,主要用于研究暗物质和暗能量,但也能用来研究系外行星的大气层。


16米太空望远镜渲染图

能力更强大的太空望远镜

太空望远镜通常根据反射镜大小分级。哈勃太空望远镜反射镜大小是2.4米,詹姆斯·韦伯太空望远镜反射镜大小是6.5米。那么,我们为什么不建造更大的太空望远镜,研究系外行星是否有生命存在呢?

天文学家已经在这样做了,LUVOIR(大型紫外线和红外线勘测器)项目就是这样一项计划。与詹姆斯·韦伯太空望远镜一样,LUVOIR也在太阳轨道上运行,16米的反射镜远大于之前的太空望远镜。

LUVOIR尚未正式立项,即使立项,到发射升空也需要15至20年时间,但天文学家还在计划建设其他超大型太空望远镜。大学天文研究协会提议建造12米反射镜的高清太空望远镜,其目标就是发现地球2.0。

这些超大型太空望远镜可能采用埃隆·马斯克(Elon Musk)旗下SpaceX的猎鹰重型火箭发射。


将于2024年完工的超大型望远镜

地面望远镜不可低估

建在地面上的望远镜通常会受到云层和热空气的影响,由于地球的旋转,它们只有在部分时间能工作,但在发现地球2.0方面发挥着关键作用。虽然通常被用来印证太空望远镜的发现,但不要低估它们的作用。

因此,建设更大地面望远镜的竞赛也是如火如荼。巨型麦哲伦望远镜24.5米的反射镜将在智利拉斯坎帕纳斯天文台研究系外行星,欧洲南方天文台39米反射镜的欧洲超大型望远镜已经在建设中,将于2024年完工。

欧洲超大型望远镜将是地球上对宇宙进行观察的“最大眼睛”,其次依次是夏威夷的30米望远镜、位于智利的托洛洛山美洲洲际天文台的大型综合巡天望远镜。

后者反射镜大小“仅为”8.4米,但其3200兆像素的宽视角相机每个夜晚能记录15TB数据。

寻找地球2.0需要时间、望远镜和海量数据,但人类不会停下探索的脚步,现在的证据表明,技术将帮助人类找到地球的双胞胎。

作者:佚名 来源:不详
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