為了尋找系外行星，看看天文學家都幹了些什麼？

知識 06-21

星辰大海

面對星辰大海，天文學家到底是如何找到系外行星和類地行星的？

要知道所有行星跟恆星比較起來，自身既不發光，體積又小，而人類遠距離觀測天體的唯一利器就是光，到底如何發現它們？的確這是個很專業的技術活兒。

直到1995年10月6日，兩位瑞士天文學家最終確認飛馬座51b行星的存在——人類搜索太陽系外行星，才真正跨出了第一步。因為這是天文史上公認的第一顆被發現的系外行星。

這就是飛馬座51b和母星飛馬座51的藝術想像圖。

儘管數百年來，人們一直都相信太陽系外一定存在行星——類似我們太陽系裡的行星。從19世紀到20世紀中期，儘管天文學家也提出了很多觀測方法和技術，但最終都未被證實。

天文學家估計，銀河系可能包含多達4000億顆系外行星。

從1995年起，發現和研究系外行星，已經成為現代天文學最有活力的一個領域。事實上，這並不是依靠突破性的技術或者顛覆性的科學，而是通過穩步的改善望遠鏡和探測器技術，以及採用計算機技術進行的海量數據分析，才取得的豐厚成果。

系外行星巡天搜索的主要利器。

先來看看搜索項目——目前至少超過10個項目正在進行系外行星的巡天搜索。其中包括：對流自轉和行星凌星任務COROT、開普勒巡天任務KM、掃蕩計劃SWEEPS、跨大西洋系外行星搜索計劃TrES、MEarth計劃、類地行星發現者計劃TPF、超廣角搜索系外行星計劃SuperWASP、新一代凌星巡天計劃NGTS、匈牙利自動望遠鏡網路計劃HATNet、高精度徑向速度行星搜索計劃HARPS、英澳系外行星搜索計劃AAPS……

歐洲著名的COROT探測器

著名的COROT計劃，由歐空局和法國太空中心主導，2006年發射的COROT探測器，全名叫「對流自轉和行星凌星任務探測器」。一直到2014年壽命到期，共計探測16萬顆類太陽恆星，發現並確定34顆系外行星。

美國著名的開普勒太空望遠鏡

更著名的開普勒巡天任務KM，由NASA設計主導，2009年發射開普勒太空望遠鏡，主要任務就是掃描天鵝座里的一小片天區，約10萬顆類太陽恆星。

原本巡天任務持續到2016年，但由於在2013年5月11日出現關鍵故障——控制望遠鏡精確指向的四個陀螺儀中的第二個失靈了，導致無法對原來天區進行精確定位。又因為它遠在1.2億公里之外（就連光都需要跑8分鐘），派人飛去維修是不可能的了。

所以，NASA一幫天才們急中生智，想出一個將計就計的拯救方案：調整太陽能帆板角度，採用太陽輻射光壓幫助開普勒望遠鏡實現平衡，但代價是，必須跟太陽保持一個特定的角度，也就是說望遠鏡的觀測角度和範圍被鎖定了，原本掃描天鵝座一小片天區的角度被轉移到了黃道面。要知道黃道面上的天體可太多了，多到「想觀測的和不想觀測的」都混淆在一起。

銀河系背景下，開普勒望遠鏡的搜索範圍，示意圖而非實際量。

不過，開普勒望遠鏡註定是要出名的，就在身殘的情況下，即使被逼無奈，只能觀測黃道面，但它依然志堅，竟成功實現了「二次創業」。從2014年開始，開普勒望遠鏡進入第二階段探測，被NASA命名為K2，即Kepler Mission 2.0。

2015年1月6日，NASA宣布它發現第1000顆系外行星。

2016年5月10日，NASA公布它發現了第1284顆系外行星，這是目前為止所有系外行星搜索項目中發現最多的計劃。

開普勒望遠鏡的觀測／搜索範圍。

2017年6月19日，NASA最新公布一組數據，其中囊括了開普勒望遠鏡的觀測數據，現已發現4034顆系外行星的候選行星，其中2335顆已被確認。這其中又有49顆類地行星，超過30顆已經被證實，且都在宜居帶上。其中又有7顆很像地球，一個編號為KOI7711的行星，更像是地球的兄弟，大小、溫度都極為接近地球。