最新發射的苔絲，會發現多少顆行星？

美國國家航空航天局(NASA)最新的外行星探測太空望遠鏡苔絲(TESS)於2018年4月18日(周三)發射升空。顧名思義，這個望遠鏡將利用凌日法探測遙遠恆星周圍的地球質量行星(即岩態)。除了其他下一代望遠鏡，如詹姆斯韋伯太空望遠鏡(JWST)， TESS將會有效地探測到哈勃和開普勒等望遠鏡的位置。但是，究竟有多少行星是苔絲所期待的呢?這是一個團隊研究人員的新研究課題，他們試圖估算出苔絲可能會發現多少行星，以及這些行星和它們運行軌道恆星的物理性質。

凌日系外行星測量衛星及其4個望遠鏡的藝術家概念圖。圖片：NASA/MIT

總的來說，估計在為期兩年的主要任務中，苔絲會發現成千上萬顆圍繞著各種恆星運轉的行星。這項研究名為「從外行星觀測衛星(TESS)中修正的系外行星發現量」，最近發表。這項研究由美國宇航局戈達德太空飛行中心和馬里蘭大學的副研究員托馬斯·巴克利(Thomas Barclay)領導，其中包括喬舒亞·佩珀(一名來自Lehigh大學的天體物理學家)和Elisa Quintana(一名SETI研究所和美國宇航局艾姆斯研究中心的研究科學家)。

苔絲是用開普勒任務的遺產建造，開普勒主要是一個統計任務，並告訴我們行星無處不在。然而它並沒有為進一步的研究而優化。既然我們知道了行星的共同之處，就可以發射一些類似於TESS的東西來尋找行星，將對使用地面和太空望遠鏡進行深入研究。苔絲會發現的行星平均會更近10倍，更亮100倍。研究小組建立了一個三步模型，該模型考慮到了苔絲將會觀察到的星星，每個行星可能有多少顆行星，以及苔絲髮現它們的可能性。

這些行星包括從a型到k型(如我們的太陽)和質量較低的m型(紅矮星)的矮星。為了估計苔絲會發現多少顆行星，將會觀測到苔絲所觀察到的恆星，並模擬一群圍繞它們旋轉的行星。系外行星數量統計都來自使用開普勒數據的研究。然後，利用苔絲的表現模型，估計了有多少行星會被苔絲髮現，這是我們可以得到的發現量數字

SpaceX獵鷹9號火箭搭載美國國家航空航天局的TESS飛船升空。圖片：NASA TV

第一步非常簡單，這要歸功於候選目標列表(CTL)的可用性——這是一組目標恆星的優先順序列表，而這些目標恆星是由TESS目標選擇工作組確定的，它們是探測小行星的最合適的恆星。然後，根據亮度和半徑，選出了最新版中包含的380萬顆恆星，並確定了哪些是苔絲可能觀察到的。第二步是根據泊松分布，將行星分配給每顆恆星，這是一種統計技術，給定的數字被分配給每個恆星(在本例中為0或更多)。

然後，每個行星都被隨機分配了六個物理性質，包括一個軌道周期，一個半徑，一個偏心，一個近距角，一個我們視線的傾斜度，以及第一個中轉站的中間時間。最後試圖估算這些行星中有多少會產生可探測的過境信號。苔絲將依賴於軌道交通的方法，在一個恆星的亮度中，周期性的傾斜度被用來確定一個或多個軌道行星的存在，以及對它們的大小和軌道周期的限制。為此考慮了附近恆星的通量污染、過境的數量和過境時間。

最終確定了90%的把握，認為在兩年的任務中，苔絲可能會發現4430-4660顆新的系外行星：結果是我們預測，苔絲會發現超過4000顆行星，比地球的兩倍還小。苔絲的主要目標是找到足夠明亮的行星以測量它們的質量。估計苔絲可能會使比4個地球半徑小的行星數量增加三倍。截至2018年4月1日，共有3758顆系外行星在288個系統中被確認，627個系統擁有多個行星。

換句話說，巴克萊和他的團隊估計，「苔絲」的任務將使確認的系外行星數量增加一倍，在其主要任務期間，地球大小和超級地球的數量將增加兩倍。這將在一系列軌道演習和工程測試之後開始，預計將持續約兩個月。隨著太陽系外行星目錄的擴大，我們可以預計將會有更多類似地球的候選行星可供研究。雖然我們仍然無法確定它們是否有生命，但我們可能會發現一些跡象表明，在表面有一種可行的大氣和水。尋找地球以外的生命將會持續許多年！

博科園-科學科普｜文：Matt Williams｜來自：Universe Today｜參考：Astrobites, arXiv

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！