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美太空總署探測器 TESS 將助尋找系外行星

2018/4/16 — 14:47

人造衛星 Transiting Exoplanet Survey Satellie,圖片來源:nasa

人造衛星 Transiting Exoplanet Survey Satellie,圖片來源:nasa

仰首觀天,太陽系以外還有沒有與地球大小相近的行星呢?人造衛星 Transiting Exoplanet Survey Satellie (TESS) 或助科學家解開這謎團。美國太空總署 (NASA) 聯同 SpaceX 將於美國時間星期一下午 6 時 32 分,利用 Falcon 9 火箭將 TESS 送到太空。

故事始於 2016 年的開普勒行星探測任務,當時研究人員成功從太陽系以外探測到 1,284 顆行星;其後一段時間共確認了 2,300 個系外行星,和 4,500 個潛在行星。基於這個研究,天文學家相信現時銀河系中存有至少 20 億個宜居行星。不過,開普勒探測範圍有限,所以 NASA 希望利用 TESS 從太陽系以外尋找更多未知行星。

TESS 研究計劃人員 Martin Still 指,現時 NASA 基於三方面探索系外行星:測量,即是行星位置;描述,即了解其大小、質量和大氣成份等,和最後一個方向——生命。第一步為開普勒望遠鏡的發現。開普勒望遠鏡自 2009 年發射運行,並在數年間幫助科學家了解系外行星有多常見,而且令科學家知道透過恆星,我們找出系外行星的機會。然而,開普勒望遠鏡已開始缺乏能源運作,即將完成其歷史使命。TESS 將會承接其任務,環繞地球橢圓軌道運行,繼續替人類尋找星空秘密。TESS 運行的軌道將會較一般環繞地球的人造衛星遠。TESS 將科學家們測量毗鄰太陽系的恆星系統內存有的系外行星。

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TESS 上安裝有 4 個先進攝影器材,其掃描範圍比開普勒望遠鏡多 350 倍,而在發射首 2 年內亦可掃描到 85% 天空。NASA 預計 TESS 會掃描超過 20 萬顆恆星,並嘗試從它們周邊找出環繞運行的行星。這類恆星平均會比開普勒望遠鏡發現的光 30–100 倍,與開普勒望遠鏡距離近 10 倍。然而,在漆黑一片的宇宙間,似乎難以發現不會發光的行星。要找出行星,就需利用它們運行時產生的現象。由於行星環繞恆星運行時,會稍為遮掩恆星光線,產生「凌 (transit) 」現象。這種情況如同地球可見到的「金星凌日」、「水星凌日」等現象。利用這個現象, 開普勒望遠鏡以及 TESS 都可測量到環繞恆星統運行的系外行星。

NASA 研究人員估計 TESS 可測量到大約 2 萬個不同大小的系外行星,當中相信會有超過 50 個行星與地球大小相若,以及有最多 500 個行星,其大小會少過地球 2 倍大小。研究人員之一的 Elisa Quintana 接受媒體訪問時表示,這類行星將會圍繞著最光最亮的恆星運行,甚至可以以肉眼看得出它們的存在。她相信,人類或能在未來幾年指向星空,就可分得出哪一個恆星星系存有行星。將會用到 TESS 數據的天體物理學家 Bill Chaplin 期望從數據中,可以找出地震波怎樣影響到恆星擴展和收縮。由此幫助科學家確認行星年齡和質量。

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TESS 將是一道讓我們了解更多已知系外行星和未來研究方向的橋樑。—— TESS 研究項目總管 Jeff Volosin。

NASA 研究人員期望 TESS 可助 2020 年發射的 James Webb 太空望遠鏡和其他地面望遠鏡,更深入了解各個行星的秘密。 Jeff Volosin 相信, TESS 未來數十年,人類將能辨別到在太陽系以外潛在生命存在的證據。 TESS 發射後,研究人員首先會花至少 60 天測試系統和探測器功能,並大約在 6 月收集到第一批數據,預計在數個月後分析刊出。

來源:
Phys.org, NASA's new planet-hunter to seek closer, Earth-like worlds, 15 April 2018
NASA, Gravity Assist: TESS & Exoplanets with Martin Still, 13 April 2018
The Guardian, Nasa to launch Tess on hunt for 20,000 new worlds, 16 April 2018

文/Edward Ho、審核/Alan Chiu

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