如何識別系外行星？這些「光指紋」可以幫助我們識別遙遠的外星世界

你如何識別系外行星?通常，它的引力作用是一個很大的線索，但研究它反射光線的方式——它的光譜——也可以是無價的。

為此，天文學家們創造了一份「光指紋」的目錄:19個太陽系天體的光譜圖，這樣我們就能更好地了解遙遠的系外行星的光譜究竟意味著什麼。

新的目錄包括校準的光譜和幾何反射率——一種亮度的測量——太陽系中八顆行星，九顆衛星和兩顆矮行星。

它還包含了關於如果這些星體圍繞其他恆星旋轉，它們的顏色會如何變化的信息。

卡爾薩根研究所的天文學家Lisa Kaltenegger說:「我們用我們自己的太陽系和我們所知道的一切來作為我們的羅塞塔石碑。」

「有了這個光指紋目錄，我們將能夠將對系外行星的新觀測結果與我們太陽系中的物體進行比較——包括木星和土星的氣態行星、木衛二的冰冷世界、木衛一的火山世界以及我們自己的充滿生命的行星。」

我們並不經常能直接觀察到系外行星。事實上，許多行星都是通過一種叫做「凌日法」的方法被發現的:當一顆行星在它的恆星前面運行時，我們能夠通過恆星變暗的方式來確定它的存在。這就是開普勒和現在的苔絲尋找系外行星的方式。

這實際上能告訴我們更多關於行星的信息，而不是它存在的事實。例如，一個較大的行星會比一個較小的行星產生更大的變暗效應，因此我們可以推斷出它的大小。

當結合徑向速度法——測量由於行星重力引起的恆星擺動——天文學家也可以計算出行星的質量。這種綜合大小和質量信息通常用來推斷行星的性質，因為岩石行星的大小似乎有一個上限。

至於地球的光譜，這需要一些真正的獨創性，而且這是大約10年前才發現的。當行星在它前面的時候，你可以從恆星上獲得光譜信息，當行星在它後面的時候，你也可以從恆星上獲得光譜信息，因此在圖片中沒有。

然後你可以用前面的行星減去恆星的光譜。剩下的是地球的光譜。

到目前為止，這仍然是非常有限的。但是，當詹姆斯韋伯太空望遠鏡在幾年後發射時，它將足夠強大，可以直接成像這些遙遠的行星，這是前所未有的。

行星科學在70和80年代通過對太陽系天體的光譜測量開闢了新天地。系外行星科學將在不久的將來看到類似的復興。

「隨著詹姆斯·韋伯太空望遠鏡即將發射，以及大型地面望遠鏡的建設，如巨型麥哲倫望遠鏡和超大望遠鏡，我們正在進入一個觀測能力的新時代，因此我們需要一個我們已知的所有行星和衛星的參考目錄，來比較這些新的系外光譜。」

新的目錄將幫助天文學家計劃觀測時間與這些儀器，這將是非常高的需求。

比較光譜可以使他們縮小觀察範圍——例如，在一定範圍內，是岩石還是氣態。像金星這樣的行星是一個很好的例子——儘管它是岩石，它的密度極高，反射性強的大氣層使它具有氣態行星和冰體的特徵。

但這也是有價值的信息，可以幫助描述系外行星的特徵，因為金星既不像氣態行星那麼大，也不像冰月那麼小。

「通過解開我們太陽系中物體的奧秘，」Kaltenegger說，「我們可以看到我們發現的這些新世界的秘密。」

研究小組描述他們的方法的論文已經發表在《天體生物學》雜誌上，目錄可以在卡爾·薩根研究所的網站上找到。

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