美国宇航局科学家研究怎样移除行星“照片轰炸机”

一部说明行星照片轰炸概念的卡通片。 如果你试图以类似于科学家试图寻找和了解太阳系外潜在宜居世界的方式来观察它,像火星和月球这样的光炸弹可能会潜入地球的照片。 图片来源:NASA/Jay Friedlander/Prabal Saxena

想象一下,您和家人一起去主题公园,并请公园员工合影。 一位名人在背景中走过,对着镜头挥手,抢走了照片的焦点。 令人惊讶的是,这种“照片轰炸”的概念也与寻找宜居行星的天文学家有关。

根据美国宇航局的一项新研究,当科学家将望远镜对准系外行星时,望远镜接收到的光可能会被来自同一恒星系统中其他行星的光有效地“污染”。 这项研究于 8 月 11 日发表在《天体物理学杂志快报》上,模拟了这种“光轰炸”效应将怎样影响先进的太空望远镜,该望远镜旨在观察潜在的宜居系外行星,并提出了克服这一挑战的潜在方法。

“如果你从遥远的有利位置观察位于火星或金星旁边的地球,那么根据你观察它们的时间,你可能会认为它们都是同一个物体,”美国宇航局戈达德空间的科学家 Prabal Saxena 博士解释说领导这项研究的马里兰州格林贝尔特飞行中心。

Saxena 使用我们自己的太阳系作为类比来解释这种照片轰炸效应。

“为了 example,根据观测,外地球可能隐藏在 [light from] 我们错误地认为是一个巨大的外星金星,”Saxena 博士说。地球的邻居金星通常被认为不适合居住,其表面温度足以融化铅——因此这种混合可能导致科学家错过一个潜在的宜居星球。

天文学家使用望远镜分析来自遥远世界的光,以收集可能揭示它们是否可以支持生命的信息。 一光年,即光在一年内传播的距离,几乎是六万亿英里(超过九万亿公里),在我们太阳系大约 30 光年的范围内,大约有 30 颗与我们的太阳相似的恒星。


艺术家对 Kepler-186f 的概念图,这是一颗地球大小的系外行星,围绕天鹅座的一颗红矮星运行。 学分:美国宇航局/蒂姆派尔

这种对一个行星的观测被系统中其他行星的光污染的光轰炸现象源于目标行星的“点扩散函数”(PSF)。 PSF 是由于来自光源的光的衍射(光波在开口周围的弯曲或扩散)而产生的图像,并且比非常远的物体(例如系外行星)的光源大。 物体的 PSF 大小取决于望远镜孔径(光收集区域)的大小和进行观测的波长。 对于围绕一颗遥远恒星的世界,PSF 可能会以这样一种方式解决,即两个附近的行星或一个行星和一个卫星似乎可以变成一个。

如果是这样的话,科学家们可以收集到的关于这样一个地球模拟的数据将受到任何一个或多个世界正在对所讨论的行星进行照片轰炸的影响或影响,这可能会使外地球的探测和确认变得复杂或完全无法进行,一个像地球一样的潜在行星,超越我们的太阳系。

Saxena 研究了一个类似的场景,在该场景中,超凡脱俗的天文学家可能正在 30 多光年以外的地方观察地球,使用的望远镜类似于 2020 年天体物理学十年调查中推荐的望远镜。 “我们发现,这样的望远镜有时会看到超过 30 光年距离的潜在地外地球与其系统中的其他行星混合在一起,包括那些在可居住区之外的行星,它们具有一系列不同的感兴趣波长,”Saxena 说.

宜居带是恒星周围的空间区域,在该区域中,星光的数量将使行星表面有液态水,这可能使生命得以存在。

有多种策略可以处理照片轰炸问题。 其中包括开发处理由望远镜收集的数据的新方法,以减轻照片轰炸扭曲研究结果的可能性。 另一种方法是随着时间的推移研究系统,以避免行星与 close 轨道将出现在彼此的 PSF 中。 Saxena 的研究还讨论了怎样使用多个望远镜的观测结果或增加望远镜的尺寸可以减少相似距离的光轰炸效应。