尋找系外行星!TESS衛星將利用淩日法來觀測遙遠明亮恒星附近的行星,因為恒星的亮度是非常亮的,所以只有借助淩日法的亮度微小變化來探知恒星附近的行星。也可以說是間接的尋找系外生命,本文將為您簡單介紹其任務。
淩日系外行星巡天衛星簡述
淩日系外行星巡天衛星(TESS)是美國宇航局探索者計劃中的太空望遠鏡,旨在使用淩日方法搜索系外行星,其面積比原先的開普勒任務所覆蓋的範圍還要大上400倍左右。它已經於2018年4月18日搭載獵鷹9號火箭升空。在其主要的任務期間,預計將發現2萬多顆系外行星,相比之下,在它發射時我們只發現了大約3800顆系外行星。TESS的第壹張光照影像於2018年8月7日拍攝,並於2018年9月17日公布於眾。
TESS-第壹張光學照片(2018年8月7日),圖片:NASA/MIT/TESS
TESS的首要任務是在兩年的時間裏對地球附近最亮的恒星區域進行觀測,以便利用淩日法搜索系外行星。TESS衛星使用壹系列的寬視場攝像機對85%的天空進行測量。利用TESS,我們還可以研究壹大群小型的行星的質量、大小、密度和軌道,包括其主星可居住區域中的巖石(類地)行星樣本。TESS將提供詹姆斯?韋伯太空望遠鏡以及未來的其他太空或地面望遠鏡進壹步觀測的目標。以前的地面望遠鏡巡天主要觀測的只是巨大明顯的系外行星,現在我們的TESS將會在恒星的附近發現大量的小型行星。TESS將記錄了最近和最亮的主序列恒星,主序列恒星會發生系外行星淩日現象,這壹目標是進行詳細研究最有利的。
TESS采用了壹種新穎的高度橢圓軌道,遠地點大約在月球附近,而近地點約為108000公裏,這將高於地球同步衛星軌道。TESS在月球軌道運行壹周期間會繞地球運行兩周,與月球形成2:1***振軌道。預計這樣的軌道將穩定的保持至少10年。
淩日系外行星巡天衛星任務概述
TESS旨在進行第壹次利用星載巡天淩日法測量系外行星。它配備有四個廣角望遠鏡和相關的電荷耦合器件(CCD)探測器。科學數據將每兩周傳送壹次到地球。此外,還將傳輸有效曝光時間為2小時的全幀圖像,可以讓科學家能夠搜索出意想不到的瞬態現象,例如伽馬射線爆發的光學對應物。TESS還將利用客座調查員計劃,允許來自其他組織的科學家使用TESS的數據進行自己的研究。還可以另外的觀測到20000顆天體。
TESS為期兩年的全天觀測將集中在附近的G、K和M型恒星上,這些恒星的視星等亮於12(等)。TESS將觀測大約500000顆恒星,包括1000顆橫跨整個天空的最接近地球的紅矮星,面積將是開普勒任務的400倍。預計TESS將發現超過20000個系外行星,包括500至1000個與地球大小相當的行星和比地球大的超級地球。在這些發現中,估計有20個超級地球可能位於恒星周圍可居住區軌道上。大多數系外行星距離我們大約30到300光年。
這次調查被分成26個觀測區,每個區域的範圍是24度?96度,與黃道兩極的扇區重疊,以便對天球上那個區域的更小和更長周期的系外行星有更高的靈敏度。該航天器將花費兩個13.7天的軌道周期來觀察每個扇區,在其運行的第壹年將繪制南半球的天空,在第二年將繪制北半球的天空。相機實際上每2秒拍攝壹張圖像,但所有原始圖像的數據量都比存儲或下載的數據量要大得多。這意味著在2年期間,TESS在27天內會持續調查85%的天空,其中某些部分將跨越多次觀測。調查方法的設計使得在壹整年(351個觀測日)內進行基本連續測量的區域占到整個天空的5%左右,這裏包括了靠近黃道兩極的區域。每年的任何時候都可以與JWST聯合觀測。
TESS團隊還計劃使用30分鐘的觀測頻率來完成對全幀圖像的拍攝,這是基於強加了奈奎斯特頻率極限,這對於恒星的星震學來說可能是個問題。星震學是通過解釋恒星的頻譜來研究恒星內部結構的科學。不同的振蕩模式穿透到恒星內部的不同深度。開普勒太空望遠鏡和柏拉圖天文臺也都用於星震學來研究。
在科學實驗開始前拍攝的測試圖像。圖像以半人馬星座為中心。在右上角可以看到煤袋星雲的邊緣,左下方明亮的恒星是半人馬座?。圖:NASA/MIT/TESS