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太空梦想TESS：这次由我来寻找下一个“地球”( 二 )


如果这种星光变暗现象周期性出现 ， 至少观察到4次之后 ， 就可以确定那里存在一颗我们看不到的行星 。 因此只要重复观察行星运行时产生的的凌日现象 ， 便能由亮度减少的程度推测行星的身世 ， 并可由两次凌日时间间隔 ， 测出行星轨道的大小 。 再由质量与行走周期推论是否有类地行星能成为“下一个地球”或“超级地球”的可能 。
科学家们还有着诸如视向速度法、直接观测法和微引力透镜法等其它一些探测方式 ， 但都相对比较复杂、难以实现和观测 。 所以 ， 凌星法也是目前使用最为广泛的一种探测方式 。
3.
与开普勒不同之处
开普勒确认的系外行星大多数围绕1000光年到3000光年外的暗淡恒星旋转 ， TESS勘测的是距离地球30光年到300光年的恒星 。
远比开普勒任务的目标恒星近 ， 因此其亮度要比开普勒任务目标恒星高30倍到100倍 。 这样的亮度将允许研究人员运用光谱学来确定行星的质量、密度和大气成分 ， 其大气中的水和其他关键分子可以给我们一些关于行星孕育生命能力的提示 ， 从而揭示该行星是否宜居 。 TESS的主要使命是在今后两年内“扫描”超过20万颗太阳系外离地球“最近、最亮”的恒星 ， 确认是否有行星围绕它们公转 。 NASA预计 ， 它会发现2万颗系外行星 ， 其中50颗以上“与地球一般大小” ， 至多可以发现500颗体积“低于地球二分之一大小” 。这些行星将成为未来20年天文学家的全新研究目标 。
TESS与开普勒在寻找系外行星工作模式上有差别
太空梦想TESS：这次由我来寻找下一个“地球”
本文插图

TESS卫星拍摄的LHS 3844b行星
TESS将天空分成26个不同的区域 ， 对几乎整个天空进行搜寻 。 TESS 首先对南半球的13个区域开始观测之旅 ， 每个区域观测 27 天 ， 然后转向下一个区域 。 TESS 将在 1 年内完成对几乎全部南部天空的观测 ， 然后在第 2 年移到北部的天空 ， 继续对另外 13 个天域进行观测 。
当TESS 指向某个区域时 ， 相机会持续拍摄照片 。 研究团队列出了 20 万颗值得特别观测的高亮度恒星清单 ， TESS 将以 2 分钟为间隔进行小场景模式拍摄 。 此外 ， 在某些特定天区 ， TESS 还将以全景模式以30分钟为间隔进行拍摄 。 2 分钟为间隔的拍摄模式 ， 可形成同一恒星的电影式照片序列 ， 可以很容易地从中发现凌星信号 。 而 30 分钟为间隔的拍摄模式 ， 可以用来观测超新星、小行星以及引发引力波的天文事件 。
TESS的外形与内部构造与开普勒迥异
太空梦想TESS：这次由我来寻找下一个“地球”
本文插图

TESS卫星
TESS被誉为“行星猎人” ， 体积小巧 ， 但功能强大 。 它高1.5米 ， 太阳翼（即太阳能帆板）收起时直径大约1.3米 ， 重363千克 ， 它的尺寸介于一台冰箱与一台“洗衣烘干一体机”之间 ， 比大多数太空探测卫星小巧 。 TESS由四个完全一样的望远镜构成 ， 相当于四个望远镜同时扫描 ， 可以缩短全天扫描时间 ， 这对于想要用两年时间观测完整个天空的TESS来说非常必要 。 广角镜头的视场大小为 24 度×24 度 ， 足以完全覆盖猎户座 ， 所观测太空区域比开普勒大350倍 ， 所观测恒星的亮度平均比开普勒高30至100倍 。 同时 ， 因为TESS只对地球附近的、或很亮的恒星进行观测 ， 所以不需要很大的口径 ， 它的每一个望远镜口径只有10厘米 ， 和大多数业余望远镜的口径差不多 。 而开普勒卫星重1039公斤 ， 仅由一个口径95厘米的望远镜构成 。 主镜直径1.4米 ， 是地球之外最大镜片 。 光度计有一个柔软的焦点提供良好的光度测量 ， 而不是清晰的图像 。
TESS卫星的轨道和开普勒完全不同
对于开普勒卫星而言 ， 因为它指向天空的某个特定方向 ， 所以采用了尾随地球 、绕太阳转动的方式 ， 周期达372.57天 。 这个轨道不会被地球遮蔽而能持续的观测 ， 光度计也不会受到来自地球漫射光线的影响 。 这样的轨道避免了重力摄动和在地球的轨道上固有扭矩 ， 可以有一个更加稳定的观测平台 。 TESS是对整个天空进行观测 ， 所以最终它是绕地球旋转的 ， 绕转周期为13.7天；它首先将用一年时间扫描南天球 ， 接下来的一年将对北天球进行扫描 。


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