人类是怎么发现太阳系外行星的?

人类是怎么发现太阳系外行星的?

类地行星

20年发现了4000多颗系外行星

科学家统计,依靠地面和太空望远镜的突破,最近20年发现了一共4000颗太阳系外行星。

这个结果当然值得开心,行星不会发光,人类居然可以看到无数光年外不会发光的行星。

可是细心想想,又觉得很奇怪,这些系外行星到底是怎么发现的呢?

人类是怎么发现太阳系外行星的?

多普勒452b和地球对比

我们看清楚冥王星用了80多年

早在1930年,科学家就发现了冥王星,但是人们发现它的时候,它还只是一个光线很微弱的点,根本看不清楚长什么样子。

一直到1990年,人类把哈勃望远镜送上太空,才稍微看清楚了它的样子,但是依然非常模糊,这还是在冥王星处于近地点拍摄到的图片。

人类是怎么发现太阳系外行星的?

哈勃拍到的冥王星

我们似乎不应该去怪哈勃望远镜技术不够,事实上它已是人类历史上最厉害的望远镜之一。

冥王星直径只有2274公里,但它距离太阳远达60亿公里,距离地球58.5亿公里。

也就是说,从地球的角度来看,它只有0.078角秒那么大,相当于隔着整个太湖(南北岸)看一个1元钱硬币的大小。

人类是怎么发现太阳系外行星的?

哈勃望远镜

哈勃望远镜的行星照相机(WFC3)使用CCD作为图像终端,它的每个像素(共 4096×2048×2像素)相当于0.04角秒,也就是说哈勃望远镜看到的冥王星最多只占4个像素。

我们上面看到哈勃望远镜拍摄回来的照片,还是经过像素处理的,已经没那么呆板了,仍几乎看不清楚。

直到2015年新视野号飞过冥王星附近,才看到了冥王星的高清图像。

人类是怎么发现太阳系外行星的?

新视野号拍摄的冥王星

那人类到底是怎么发现系外行星的呢?

科学家主要通过两种方法发现系外行星:

第一种方法,通过恒星微弱位移计算。

我们知道如果两颗质量相仿的星体相互绕转,两者轨迹位移是比较明显的。

星体相互绕转时,恒星发出的光谱,会发生“多普勒频移”,对光谱频移进行分析,可计算行星运动速度,进一步可以计算出它的质量。

人类是怎么发现太阳系外行星的?

依靠这个原理,通过长期观测恒星的微弱位移,可以估测恒星附近有没有行星。

但是这种方法,只能发现靠近恒星,质量与恒星差距不大的行星。

按照这种方式,在远处观察太阳系,最多能找到木星,其他行星很难找到。

第二种方法,通过观测恒星“凌日”现象,发现行星。

“凌日”现象,就是观测恒星的时候,发现恒星光线上有小黑点移动。

地球看太阳这颗恒星的时候,也会出现水星凌日,金星凌日。

这里说的“凌日”是指我们观测到系外行星,在它所在恒星的光线上移动。

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“凌日”

但时恒星往往非常光亮,行星即使“凌日”,直接观测,也会淹没在恒星的“光晕”中。

这时候需要使用一种干涉空间卫星来消除掉母恒星强力的光晕,从而看到行星。

但是这种方法,只能看到轨道有经过地球和恒星直线上的行星,因为只有这样才能“凌日”。

也就是说,这样能发现的行星也是非常有限的。

行星的发现其实是比较困难的,人类发现银河系超过1000亿颗恒星,却只能发现4000颗离我们比较接近的行星。


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