搜索類地系外行星 探測(cè)引力波

韋伯之后 太空將迎來(lái)這些探測(cè)神器

科技創(chuàng)新世界潮

對(duì)人類來(lái)說(shuō)，2021年接近尾聲。但對(duì)天文學(xué)來(lái)說(shuō)，有些事情才剛剛開始！

備受期待的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡(以下簡(jiǎn)稱韋伯望遠(yuǎn)鏡)發(fā)射在即，它是有史以來(lái)最受期待的科學(xué)儀器之一，有望讓我們回溯130多億年前宇宙的情形，并揭示圍繞其他恒星運(yùn)行的系外行星大氣的情況。

但這并不是故事的結(jié)束！未來(lái)幾年，還有幾款史詩(shī)般的天文儀器會(huì)逐一升空，從多個(gè)角度為我們揭開宇宙的神秘面紗。

英國(guó)《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站在近日的報(bào)道中，為我們揭示了有望在2034年前發(fā)射的三款最令人期待的太空觀測(cè)平臺(tái)。

“柏拉圖”系外行星搜索平臺(tái)

預(yù)計(jì)發(fā)射日期：2026年

歐洲空間局(ESA)的“行星凌日與恒星振蕩(PLATO，柏拉圖)”太空望遠(yuǎn)鏡將搜索100萬(wàn)顆太陽(yáng)系外的恒星，探測(cè)并表征繞這些恒星旋轉(zhuǎn)的行星，高精度地測(cè)量這些系外行星的半徑范圍、質(zhì)量和年齡。

科學(xué)家們此前也發(fā)射過類似的系外行星“獵手”，但這些望遠(yuǎn)鏡只能看到離恒星很近的行星，而“柏拉圖”的“目光”會(huì)在每顆恒星上停留更長(zhǎng)的時(shí)間，因此有機(jī)會(huì)探測(cè)到距離恒星更遠(yuǎn)、軌道周期更長(zhǎng)的行星。

此外，“柏拉圖”的特別之處在于，它專注于在系外恒星系統(tǒng)的宜居區(qū)搜索巖石系外行星的“蛛絲馬跡”，宜居區(qū)是恒星系統(tǒng)中溫度適合液態(tài)水的狹窄區(qū)域。它攜帶有能夠表征此類天體的設(shè)備，可告訴科學(xué)家們這些天體與地球的相似程度。

ESA稱，“柏拉圖”提供的數(shù)據(jù)將有助于科學(xué)家們解決關(guān)鍵問題，比如銀河系內(nèi)的行星是如何形成以及演化的？適應(yīng)生命繁衍生息的巖質(zhì)行星存在的概率等。

行星“獵手”羅馬太空望遠(yuǎn)鏡

預(yù)計(jì)發(fā)射日期：2025年

與韋伯望遠(yuǎn)鏡一樣，以美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)首位首席天文學(xué)家、哈勃望遠(yuǎn)鏡之母的名字命名的南?！じ窭姿埂ち_馬太空望遠(yuǎn)鏡(以下簡(jiǎn)稱羅馬望遠(yuǎn)鏡)也是一臺(tái)紅外望遠(yuǎn)鏡。不過，與韋伯望遠(yuǎn)鏡關(guān)注細(xì)節(jié)不同，羅馬望遠(yuǎn)鏡著眼于大局，該望遠(yuǎn)鏡的全景視野是韋伯的100多倍。

在其發(fā)射之后的最初5年中，羅馬望遠(yuǎn)鏡拍攝的宇宙區(qū)域?qū)⑹枪h(yuǎn)鏡在發(fā)射之后30年內(nèi)拍攝宇宙區(qū)域的50多倍，從而制作出第一張廣域紅外宇宙圖。人們希望這將有助于解開諸如暗物質(zhì)和暗能量的“真實(shí)身份”等謎團(tuán)。目前，天文學(xué)家可看到這些物質(zhì)對(duì)宇宙的影響，但無(wú)法解釋它們究竟是“何方神圣”。

天文學(xué)家還期望這項(xiàng)任務(wù)在勘測(cè)銀河系中大量恒星時(shí)，能借助微透鏡和凌日方法，找到各種各樣的行星。這些行星中，大約四分之三有望成為木星和土星這樣的氣態(tài)巨行星，或者天王星和海王星這樣的冰態(tài)巨行星。其余的大部分很可能是體積為地球4倍到8倍的行星，也就是所謂的小海王星——我們太陽(yáng)系中沒有類似的行星。

此外，為了進(jìn)一步提升羅馬望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)效率，NASA的一個(gè)工程師團(tuán)隊(duì)正計(jì)劃發(fā)射一個(gè)后續(xù)航天裝備——“星影”。這個(gè)花瓣?duì)畹暮教炱骺梢耘c望遠(yuǎn)鏡一起飛行，阻擋來(lái)自太陽(yáng)的光，并幫助望遠(yuǎn)鏡看到附近較暗的行星。

激光干涉空間天線

預(yù)計(jì)發(fā)射日期：2034年

2015年，科學(xué)家們首次探測(cè)到引力波，即時(shí)空中的漣漪。到目前為止，我們已經(jīng)看到了黑洞和中子星碰撞產(chǎn)生的引力波。由ESA領(lǐng)導(dǎo)的“激光干涉空間天線(LISA)”將是一個(gè)比現(xiàn)有地面引力波探測(cè)器大得多的太空引力波探測(cè)器。

與激光干涉引力波天文臺(tái)和“室女座”引力波探測(cè)器一樣，LISA將通過感應(yīng)多個(gè)固定激光束長(zhǎng)度的極小的變化量來(lái)探測(cè)引力波，因?yàn)橐Σ〞?huì)隨著時(shí)間的推移而受到干擾并擾亂時(shí)空結(jié)構(gòu)。

LISA將由三個(gè)航天器組成，以三角形排列，相距250萬(wàn)公里。這3個(gè)航天器將位于L1拉格朗日點(diǎn)，這是地球與太陽(yáng)之間的一個(gè)重力中點(diǎn)，距離地球約100萬(wàn)公里。它將借助從其他星系中的行星對(duì)其母恒星產(chǎn)生引力波的微妙影響，讓科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)銀河系外的新行星。

本報(bào)記者 劉 霞