至新光谱仪助力探测系外类地行星

新光谱仪助力探测系外类地行星

欧洲南方天文台(ESO)近日宣布，1架用于搜索系外行星的新装备，看到了来自宇宙的缕光线。这个名为岩石系外行星和稳定光谱观测阶梯光栅光谱仪(ESPRESSO)能通过丈量由行星引力引发第5部份是关于外部火焰屋顶实验肯定分级方法的恒星光谱变化，探测系外行星。

对这类技术而言，当其更近轨道上有更多大质量行星时，恒星摆动的信号更大。ESPRESSO有超高分辨率、更宽的波长范围，并被安装于位于智利的甚大望远镜(VLT)上，科学家希望它能分辨出具有与地球类似的质量和轨道的行星。

这是此类装备中全球成熟的。英国剑桥大学天文学家Didier Queloz说。1995年Queloz与合作者发现了颗围绕1颗标准恒星运行的系外行星。

缺口位于冲击相背方向

在系外行星科学发展的初期，这类径向速度方法就是1种可选择的技术，由于昏暗的行星太过微弱，以致于人们没法在其附近恒星的耀眼光芒中看到它。而从地球上的观测者的角度来看，1颗在轨的系外行星会反复拖拽其母恒星，而恒星速度变化可以利用其光的频率的多普勒频移被探测到。

实际上，径向速度也称视向速度，即当行星绕恒星转动时，其引力作用在恒星上，使恒星围绕着恒星和行星的共同质量中心旋转。人们就是利用这类办法发现了数百颗系外行星。

但近几年来，该技术逐步被凌日探测技术取代。当行星通过恒星前方时，会让恒星暂时变暗，就产生了凌日。自2009年开始，美国宇航局(NASA)的开普勒太空望远镜就利用凌日探测发现了数千颗系外行星。

由于它们的工作方式的不同，这两种方法揭露了1颗系外行星的不同特点。二者都揭露了行星轨道，但径向速度指向了行星的质量，而凌日则揭露了它的大小。固然，在理想情况下，天文学家想要知道这二者。

Queloz提到，研究人员开始明白径向速度对质量而言是必不可少的，这就让人们对丈量这些数据产生兴趣。1些地基仪器1直在不停地丈量系外行星的径向速度，其中包括ESO的高精度径向速度行星搜索器(HARPS)和美国加州大学利克天文台的自动化行星探测器。但天文学家想要的更多。

这激起人们开始设计新1代光谱仪，以便使用不同技术寻觅系外行星，并覆盖不同的波长范围。上1代光谱仪可以丈量每秒1米左右的恒星摆动速度。例如，木星以每秒13米的速度拖拽太阳，但地球只能到达每秒9厘米的径向速度。

而在新1代光谱仪中，ESPRESSO的目标是类地行星，灵敏度为每秒10厘米，乃至更慢。来自瑞士日内瓦大学的首席科学家Francesco Pepe说：我们是个疯狂地做到这1点的人。

可能它还没法找到地球的孪生兄弟，但ESPRESSO应当能够探测到比地球重3到4倍的超级地球，而且这些行高稳定性的控制全部实验进程星也围绕着1颗类似太阳的恒星运转。它也能够探测到在较小恒星周围的地球大小的行星，在这样的1个系统中，较弱的拖拽力就能够取得更大的速度。

Pepe也承认，与上1代相比，ESPRESSO其实不是革命性的，更确切地说是扩大了HARPS的技术，并被用于更大的望远镜。我们正在以目前有限的技术能力，做1些的事。他说。

其中，1个具挑战性的技术是激光频率梳，它能将激光束分成数10万相等频率间隔的光学频率序列，以提供1种参考网格来丈量恒星光的多普勒频移。Pepe说，他们仍在努力让频率梳覆盖全部仪器的探测器

Queloz指出，ESPRESSO的气力在于它对更广泛的波长的敏感性，和VLT巨大的光搜集能力。在目前的径向速度丈量中，研究人员正在对抗恒星动荡大气层引发的背景星光噪音。通过搜集更应用的不当有可能构成实验的误差多光线、覆盖更多波长，天文学家可以更好地消除恒星大气的影响，他说。

VLT包括4个相同的8.4米望远镜。而ESPRESSO的定位是，可以从任何1个或所有的望远镜中取得光。它是1个多面手，能完全适应和融入VLT的灵活性。Queloz说。

编辑点评

正太阳系外行星搜索是目前天文学与天体物理学研究的热门课题之1,视向速度法作为现有常见的探测技术,需要不断地革新来提高探测效力。