专门寻找“三体人”?科学家欲发射太空望远镜,观测最近的恒星( 二 )


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(图片说明:TOLIMAN的初步设计)
你可能会纳闷:恒星的位置和行星有什么关系呢?
我们知道 , 天体之间的引力可以吸引彼此 , 引起对方位置的变化 。虽然行星的质量比恒星小得多 , 但在运行到不同方向的时候 , 还是会对恒星的位置有轻微的影响 , 通过这种原理 , 我们就能够寻找到恒星周围的系外行星 。
这个原理能够引申出两种寻找系外行星的方法 , 一种是通过恒星摆动时的光谱变化来测量 , 这就是目前最常用的方法之一——径向速度法 。还有一种是直接看恒星摆动的视觉变化 , 那就是天体测量法 。
专门寻找“三体人”?科学家欲发射太空望远镜,观测最近的恒星
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(图片说明:径向速度法示意图)
我做过一个比喻 , 这两种方法就像是一个人计算自己走了多少步 。天体测量法虽然是直接测量的 , 但就像是这个人一路都在默数自己的步数 , 非常麻烦;而径向速度法却抄了近路 , 就像是用手机的计步器来计算 , 方便得多 。
具体来说 , 天体测量法需要一个参考系 , 天文学家需要借助观测对象的背景中其他天体的位置作为标准 , 才能判断这颗天体有怎样的位置变化 。如果想要用这个方法寻找遥远的系外行星 , 我们就需要发射一个口径至少有1米的太空望远镜 , 其成本高达数十亿美元 。
但是 , TOLIMAN偏偏反其道而行之 , 用了这个方法 。为什么呢?这是因为 , 南门二中的这个双星系统 , 有两大特点非常适合这样的观测方式 。
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(图片说明:一位科学家设想的南门二B宜居带上可能存在的系外行星)
首先 , 这是一个双星系统 , 这两颗恒星可以成为彼此的“参考系” 。即使是一颗和地球差不多大的行星 , 对于目前已经发现的系外行星来说算是非常小而且难以发现的级别了 , 但对这两颗恒星的相对位置产生的影响也足以被我们观测到;
其次 , 这个双星系统离我们真的非常近 , 至少从天文学的角度来说是这样的 。所以 , 即便相对位置变化不大 , 也可以被天文学家们观测到 。
总之 , 既要距离足够近 , 又要是双星系统 , 说这台望远镜是为南门二量身定制的 , 没有什么不对的 。
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(图片说明:科学家设想南门二A的无大气行星上看到的两颗恒星)
除了足够专精之外 , 这台望远镜还有成本低的特点 。因为它需要的功能没有那么多 , 不需要那么复杂 , 不论是经济成本还是时间成本 , 都要比哈勃或者是韦伯这样的望远镜要低得多 。他认为 , TOLIMAN的成本大概只是其他太空望远镜的1/1000左右!
要知道 , 韦伯的成本已经逼近100亿美元了 , 是史上最贵的望远镜 , 这么算下来 , TOLIMAN的成本应该只有几百万美元 , 看起来就接地气多了 。如果能够花不到一千万美元对南门二进行相对彻底的观测和研究 , 还是挺划算的 。
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(图片说明:詹姆斯·韦伯太空望远镜)
而且 , 这个项目已经被批准了 , 得到了突破观测项目和澳大利亚政府的资金支持 , 预计TOLIMAN在2023年就可以发射升空 。和许多望远镜项目动辄将日期定在2030年相比 , TOLIMAN的时间成本确实得到了大幅的缩减 。看样子 , 我们在几年之内 , 或将知道南门二系统中是否有新的行星了 。