TESS將搜索圍繞距離地球最近的恒星運行的行星，搜尋外星生命

鳳凰網(wǎng)科技訊 據(jù)The Verge北京時間4月13日報道，美國航空航天局下周將發(fā)射被稱作TESS的航天器，在宇宙中搜索人類之前沒有發(fā)現(xiàn)的系外行星，幫助科學(xué)家了解它們的構(gòu)成，以及它們是否存在生命。

下周一，TESS將搭乘獵鷹9火箭從位于美國佛羅里達州的卡納維拉爾角空軍基地升空。

TESS的發(fā)射正值美國航空航天局的系外行星搜索航天器——開普勒望遠鏡即將退役之際。2009年升空的開普勒望遠鏡燃料將在未來數(shù)月消耗完畢。但是，TESS的使命不同于開普勒望遠鏡，后者的使命只是簡單地發(fā)現(xiàn)盡可能多的系外行星，TESS則更“挑剔”，將搜索圍繞距離地球最近的恒星運行的行星。據(jù)美國航空航天局稱，由于這些恒星亮度更高，研究起來更方便。

美國航空航天局TESS項目科學(xué)家史蒂芬·萊因哈特（Stephen Rinehart）向The Verge表示，“開普勒望遠鏡的任務(wù)是對系外行星進行普查：系外行星有多少？分布情況如何？與地球大小相當?shù)南低庑行怯卸嗌伲縏ESS則針對研究與地球鄰近的系外行星進行了優(yōu)化，對它們進行更詳盡的研究。”

TESS特別關(guān)注的一類系外行星是：位于恒星恰當軌道上、與地球大小相當?shù)膸r石行星，這類行星可能存在液態(tài)水。如果發(fā)現(xiàn)存在與地球相似大氣層的系外行星，它們就可能存在外星生命。

亮度越高越方便研究

開普勒望遠鏡一次只能觀察數(shù)小塊天空，在其視野內(nèi)存在10萬顆恒星。TESS的視野將是開普勒望遠鏡的400倍，能看到20萬顆，甚至數(shù)百萬顆恒星。美國航空航天局阿姆斯研究中心天文學(xué)家、開普勒望遠鏡項目科學(xué)家杰西·多特森（Jessie Dotson）向The Verge表示，“它將在我們看不到的天空中找到系外行星。”

在尋找系外行星方面，TESS和開普勒望遠鏡采用相同的技術(shù)：凌日法。每當行星凌日時，恒星亮度會降低，在地球軌道上運行的望遠鏡能檢測到恒星亮度的變化。但與開普勒望遠鏡相比，TESS觀察的恒星距離地球要近得多：距離地球數(shù)十至數(shù)百光年，而非數(shù)千光年，這使得恒星的亮度在天空中要高出30至100倍。

TESS搜索系外行星的藝術(shù)渲染圖

要真正了解系外行星的構(gòu)成——是像地球一樣的巖石行星還是像木星一樣的氣體行星，我們需要知道其密度。要了解行星的密度，最好的方法是知道它對恒星的影響。即使一顆行星相對較小，它對恒星也產(chǎn)生引力，會引起恒星輕微搖晃。搖晃的程度與行星質(zhì)量有關(guān)。

亮度更高的恒星，能更方便地快速檢測其搖晃程度。對于距離遙遠、亮度低的恒星，天文學(xué)家無法收集到足夠的光線，判斷其搖晃程度需要更長時間。像開普勒望遠鏡觀察的恒星，判斷其搖晃程度可能需要數(shù)周，甚至數(shù)月時間。但對于TESS觀察的恒星，判斷其搖晃程度可能只需要數(shù)個小時。

萊因哈特說，利用開普勒望遠鏡，天文學(xué)家只能判斷少數(shù)恒星的搖晃程度，“利用TESS，可以判斷所有觀察目標的搖晃程度”。

TESS將發(fā)現(xiàn)這樣的系外行星

利用其4臺相機，TESS對同一片天空只觀察27天，然后轉(zhuǎn)向觀察下一片天空；相比之下，開普勒望遠鏡的觀察時間長達數(shù)月甚至數(shù)年。因此，TESS將主要用于搜索運行周期小于1個月的系外行星——限制了其能發(fā)現(xiàn)的系外行星類型。

需要澄清的一點是，TESS不會發(fā)現(xiàn)地球2.0。TESS可能發(fā)現(xiàn)的類地系外行星將圍繞紅矮星運行，紅矮星輻射的能量遠小于太陽，系外行星必須更靠近紅矮星才能維持液態(tài)水，這意味著這些行星上的一年只相當于地球的10天左右。

圍繞紅矮星運行的系外行星藝術(shù)渲染圖

天文學(xué)家對發(fā)現(xiàn)圍繞紅矮星運行的行星一直非常興奮，因為紅矮星在宇宙中大量存在。但是，只是在宜居帶內(nèi)，并不意味著紅矮星的行星上會有生命存在。靠近紅矮星運行的系外行星，一面會長時間是白天，另一面則長時間是黑夜。紅矮星“性情不穩(wěn)”，時常會向附近的行星發(fā)出大量高能粒子，這意味著這些系外行星不可能存在與地球相似的環(huán)境。

當詹姆斯·韋伯太空望遠鏡投入使用時，天文學(xué)家將能夠研究TESS發(fā)現(xiàn)的大小與地球相似系外行星的大氣層。不過，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡最早也要到2020年才能升空，因此，我們要知道這些系外行星是否存在能對生命提供支持的大氣層還需要數(shù)年時間。

麻省理工學(xué)院行星科學(xué)家薩拉·西格爾（Sara Seager）表示，她對發(fā)現(xiàn)尺寸是地球2-3倍的系外行星——被稱作超級地球或小海王星——非常激動。開普勒望遠鏡發(fā)現(xiàn)這類行星非常常見，但人類對它們的構(gòu)成和形成知之甚少。當TESS發(fā)現(xiàn)這類系外行星時，天文學(xué)家可以利用地面上的望遠鏡繼續(xù)研究它們大氣層的構(gòu)成，從而了解它們是怎樣形成的。

發(fā)射升空

TESS計劃于美國東部時間星期一下午6:32（北京時間星期二早上6:32），搭乘SpaceX的一枚獵鷹9火箭從位于美國佛羅里達州的卡納維拉爾角空軍基地發(fā)射升空。如果一切順利，TESS將從6月份開始收集數(shù)據(jù)——屆時開普勒望遠鏡可能開始不能正常工作。

TESS軌道示意圖

TESS不存在燃料耗盡問題。它將位于圍繞地球的超橢圓軌道上，與地球的距離超過月球。TESS繞地球運行一周需要13.7天，以前從未有過航天器在這一軌道上運行，但它異常穩(wěn)定，因此，TESS不需要多少燃料，可以穩(wěn)定運行100年以上。

但是，航天器要進入這一軌道需要大量能量。不過TESS有一大優(yōu)勢：尺寸小，重量略低于800磅（362公斤），許多衛(wèi)星的重量都高達數(shù)千磅。TESS只占到獵鷹9火箭的很小一部分空間，這使得獵鷹9火箭能更容易地把它發(fā)射到需要的軌道。

根據(jù)原定計劃，TESS只進行2年的研究工作，但工程師已經(jīng)在謀劃延長其使用壽命。如果成功，TESS將編制新的系外行星索引目錄，供天文學(xué)家研究之用。(編譯/霜葉)