2014年05月20日 星期二
“开普勒”之后,狩猎更多的“第二地球”
——科学家提供搜寻行星的8种新方法
复杂但好用的BEER算法
架起巨型望远镜
太空盛开“向日葵”遮蔽器
让我们以月球为基地
彼星也有磁场
利用非智慧生物波
启用激光梳
排查外星人激光信号

    本报记者  张梦然  综合外电

    一直以来,开普勒太空望远镜都是天文学家找寻新行星最重要的工具之一。然而去年美国航空航天局(NASA)宣布放弃修复老迈的“开普勒”,尽管它仍可能被用于其他科研项目,但寻找地球同类的工作一时陷入了僵局。

    此种情况下,科学家们只能开始寻找能够帮助他们发现更多系外行星的新方法。美国《大众机械》杂志网站日前就载文指出了其中最新且最有代表性的8种。

    方法一:复杂但好用的BEER算法

    从效果上来说,没有任何方法比直接发射飞行器到太空中进行观测更好。但正如一个以色列特拉维夫大学和美国哈佛大学的联合小组在去年所做的那样,新的方法同样可以让人们收获意外惊喜。借助由狭义相对论的规则发展而来的方法“BEER”,即通过观察行星围绕恒星运行时产生的“聚束效应(BE),椭球形拉伸(E)以及行星反光(R)效应”来发现行星存在的方法,他们成功利用开普勒望远镜提供的数据,发现了一颗新的热木星。

    这种方法也令开普勒太空望远镜获得了新生,因为其原理就是观测行星绕行过恒星正面时后者亮度发生的变化。依照BEER,美以联合小组观察到恒星“开普勒-76”亮度发生的细微变化,并判断是由一颗不可见的行星卫星运行过前者时所导致,最终发现了行星“开普勒76-b”。

    方法二:架起巨型望远镜

    即将安装在拉斯坎帕纳斯天文台的巨型麦哲伦望远镜,有着四块直径为27英尺的大型镜面,而它仅仅只是三台巨型望远镜中的一个。当整个观测系统在2020年投入使用时,其直径或将达到惊人的22米。不过这还不足为奇,另一个项目小组已经在夏威夷筹划直径30米的望远镜,今年年底即将破土动工。当然,以上这些在直径39米、同样坐落在智利安第斯山脉的欧洲超大型望远镜面前,都不算个事。

    望远镜的大型化,毫无疑问增强了人们发现新行星的能力。我们将不仅通过高分辨率的近红外望远镜观测目标行星的大气成分,甚至有可能发现正在进化中的智慧生命。

    方法三:太空盛开“向日葵”遮蔽器

    在目前已知的系外行星中,绝对部分都是通过数学、物理等理论方法发现而来,很少有直接观测到的成果。因为要从其绕行恒星散发出的强烈光芒中挑出它们的单独影像,是件极为困难的事——目标行星距离我们过于遥远,其反射的光在被望远镜接受之前,就常被临近的恒星光芒所干扰。

    麻省理工学院的研究人员决心克服这一难题,以提高“直接看到”的行星比例。他们的方式是制作一扇能够置于望远镜镜头正前方、外形类似向日葵般的遮蔽装置,这种装置在太空中展开后,能够自动将自身的位置精确固定在太空望远镜与被观测的行星之间,当望远镜进行工作时,星光抑制器即可阻挡、过滤掉多余、干扰的恒星光芒进入镜头,从而令行星反射的光更加明显和突出。

    在它的帮助下,天文学家就可以操控望远镜拍摄下清晰程度前所未有的系外行星图像,进而研究它们中是否存在与我们类似的生命。简而言之,其原理很像人们在烈日下常用手搭凉棚的方式,来看清远方的事物。

    方法四:让我们以月球为基地

    与太空中观测星象相比,坐地观天的缺点在于大气会带来很多干扰,而这也正是轨道太空望远镜广受欢迎的原因。

    其实,在太空中观测的方式有很多,除了直接在空间放置望远镜,有科学家也建议在大气稀薄的月球上建立观测基地。当然,这意味着人类必须花费力气再次登陆月球,亲自用双手来完成相关建设工作。不过一旦付诸实施,我们所获得的回报,将是更加深远与清晰的“目光”。

    方法五:彼星也有磁场

    如果真的存在另外一个地球,那么它一定有保护生命免受宇宙辐射伤害的手段。磁场就是其中之一,它也因此有望成为人类发现新行星的方法。

    关于行星磁场,除地磁场外,目前人类只有零星的初步知识。不过由于空间探测技术的发展,情况正在迅速改变。到目前为止,人类已对太阳系内的水星、金星、火星、木星和土星的磁场作了空间探测。以此类推,通过寻找磁场遭遇恒星风时,弓形激波间的相互作用,科学家们就有望找到地球的同类。

    方法六:利用非智慧生物波

    所谓的低频搜索与测距望远镜,是铺设在荷兰的一个肩负多项研究任务的无线电天文望远镜阵列。其中一个任务,便是监测远地类木行星上发生的类似极光之类的闪光事件。通常情况下,这些持续时间极短、非常明亮的射电现象来自脉冲星,持续时间甚至小于千分之一秒,起源点距离银河系非常遥远。

    虽然目前,这种技术只能支持观测距离我们与木星一样远的气态行星,但科学家认为,它同样可以作为研究类似太阳系的恒星系统的手段之一。

    方法七:启用激光梳

    这可不是刺激毛囊发育的新概念梳子。激光梳是一种可以帮助人们利用地基望远镜找寻新行星的工具,其秘密在于观察行星与所属恒星之间的引力作用。

    激光梳实际算不上一种崭新的方法,这里所谓的“新”,是指当前的精准程度远超从前。借助激光及其衍生的原子钟,天文学家们能够精确获得有关距离的数据。

    随着光散射技术的成熟,激光梳逐渐成为精确测量多普勒效应的主要工具。它将光线散射,使用大型质谱仪进行分析。在地面望远镜越来越先进的前提下,人们已经能够用其找寻类似海王星的新行星。

    方法八:排查外星人激光信号

    与以上所有方法相比,最后这种方法有些另类,因为它的前提是:相信地外智慧生物的存在。

    这一方法的倡导者,以沃尔特·李博士为代表。他们正致力于在太空深处搜寻那些暗弱却具有重复性规律的激光信号,希望能从中找到智慧文明发出信号的线索。

    长久以来,激光一直被科学家们认为可以被考虑作为一种星际交流的手段。在过去数十年间,人们已经对数十万颗恒星可能发出的激光信号进行了搜寻,但一无所获。与此相反,沃尔特·李及其同事们将目标对准了那些要暗弱得多的信号,努力辨别这些信号是否具有规律性的律动。因为他们相信,即便外星人发出的是强烈的激光信号,在漫长的旅程中亦将变得非常微弱。

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