天文学家一直在宇宙中存在外星生命,寻找类似地球的系外行星,然而宇宙按照宇宙的尺寸,利用普通的望远镜自然无法直接观测到系外行星。宇宙天体之间的距离以光年为单位,即使是最先进的天文观测设备,也很难直接观测系外行星。
为了确定系外行星的存在,科学家需要观察恒星系中的蛛丝马迹,利用大量的证据来证明系外行星的存在。由于观测设备的落后,目前科学家只确定了4000多颗系外行星,由于证据不足尚未确认的系外行星候选,多达6000多颗。
寻找系外行星最主要的方式——过境观测:
在宇宙中,绝大多数的行星都围绕着恒星运动,这些行星具有大致固定的轨道以及公转周期,行星经过恒星和地球之间的过境现象,就是系外行星存在的证据,也是科学家寻找系外行星的关键。
目前的天文观测设备,虽然不能直接观测系外行星,但是发现并观测太阳系周围的恒星还是可以做到的。当科学家找到一颗可能存在系外行星的恒星,就会对恒星进行长时间观测,同时对恒星的亮度进行精确记录。
当一颗系外行星,运转到恒星和地球之间时,行星的体积就会遮挡恒星的光芒,从而产生亮度变化,虽然肉眼无法察觉到这些微弱的变化,观测设备却能够轻松捕捉。
观察到一次过境现象,并不能确定系外行星的存在,科学家需要对恒星进行长期观测,找到过境现象的周期性规律,才能确定过境现象可能是周期性运动的天体导致,而并非一次偶然现象。
对恒星进行观测的同时,科学家会记录恒星的亮度曲线,根据恒星亮度的变化比例,科学家就可以大致推断出过境天体的体积——恒星亮度下降明显,说明天体的体积较大;亮度变化较微弱,就说明过境天体的体积较小。
通过光线的弯折、降低恒星亮度,寻找系外行星:
过境观测虽然是最主要的观测方式,但是系外行星的确定是一个严谨的过程,单独依靠恒星亮度的变化,并不能确认系外行星真实存在。
相对论发现,空间的完全会导致光线传播的弯曲,恒星的光线在进行传播的过程中,如果有系外行星经过,就会导致光线出现扭曲,通过恒星观测,科学家可以捕捉到恒星光线的微弱变化,进而找到系外行星存在的其他证据。
俗话说,耳听为虚,眼见为实。
观测恒星,无论找到多少证据,看起来都非常虚幻,因为这些数据只是恒星光线的周期性变化,即使是科学家,也希望可以直接拍摄到系外行星的照片。
对于目前的天文观测设备来说,拍摄恒星系中的行星是非常困难的事情,因此恒星的亮度实在太高,就像用普通相机拍摄太阳,往往只能看到一个非常亮的光圈,周围的物体都无法看清。
想要拍摄到系外行星,科学家需要对照片中的恒星进行遮挡处理,尽可能降低恒星在照片中的亮度,从而展现出系外行星的全貌。
找到一颗系外行星,听起来十分简单,但是每一颗系外行星,往往都需要数千个观测证据,才能正式确定其存在。
2021年最新发现的天然气行星,科学家收集了多达4422个证据,其中过境观测就占据了3315个,由此可见,过境观测是寻找系外行星最为重要的方式。
然而即使科学家发现了系外行星,也只能对行星进行简单的体积预测、大气光谱分析,只有等下一代天文观测望远镜诞生,科学家才有希望直接观测系外行星的表面。
总结:
行星最有可能是生命的家园,人类无论是寻找外星生命,还是为人类寻找另一个家园,系外行星都是最大的希望。而每一颗系外行星的确认,都是科学家日日夜夜收集观测数据的结果,虽然目前科学家只能大致判断系外行星的大气组成和体积质量,但每一个数据都是未来的一份希望。
前人种树,后人乘凉。当人类的天文观测能力可以直接观察系外行星表面时,这些数据就可以直接使用,帮助人类快速找到适宜生存的系外行星!