美国国家航空航天局(NASA)最新的外行星探测太空望远镜苔丝(TESS)于2018年4月18日(周三)发射升空。顾名思义，这个望远镜将利用凌日法探测遥远恒星周围的地球质量行星(即岩态)。除了其他下一代望远镜，如詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)， TESS将会有效地探测到哈勃和开普勒等望远镜的位置。但是，究竟有多少行星是苔丝所期待的呢?这是一个团队研究人员的新研究课题，他们试图估算出苔丝可能会发现多少行星，以及这些行星和它们运行轨道恒星的物理性质。
凌日系外行星测量卫星及其4个望远镜的艺术家概念图。图片：NASA/MIT
总的来说，估计在为期两年的主要任务中，苔丝会发现成千上万颗围绕着各种恒星运转的行星。这项研究名为“从外行星观测卫星(TESS)中修正的系外行星发现量”，最近发表。这项研究由美国宇航局戈达德太空飞行中心和马里兰大学的副研究员托马斯·巴克利(Thomas Barclay)领导，其中包括乔舒亚·佩珀(一名来自Lehigh大学的天体物理学家)和Elisa Quintana(一名SETI研究所和美国宇航局艾姆斯研究中心的研究科学家)。
苔丝是用开普勒任务的遗产建造，开普勒主要是一个统计任务，并告诉我们行星无处不在。然而它并没有为进一步的研究而优化。既然我们知道了行星的共同之处，就可以发射一些类似于TESS的东西来寻找行星，将对使用地面和太空望远镜进行深入研究。苔丝会发现的行星平均会更近10倍，更亮100倍。研究小组建立了一个三步模型，该模型考虑到了苔丝将会观察到的星星，每个行星可能有多少颗行星，以及苔丝发现它们的可能性。
这些行星包括从a型到k型(如我们的太阳)和质量较低的m型(红矮星)的矮星。为了估计苔丝会发现多少颗行星，将会观测到苔丝所观察到的恒星，并模拟一群围绕它们旋转的行星。系外行星数量统计都来自使用开普勒数据的研究。然后，利用苔丝的表现模型，估计了有多少行星会被苔丝发现，这是我们可以得到的发现量数字
SpaceX猎鹰9号火箭搭载美国国家航空航天局的TESS飞船升空。图片：NASA TV
第一步非常简单，这要归功于候选目标列表(CTL)的可用性——这是一组目标恒星的优先级列表，而这些目标恒星是由TESS目标选择工作组确定的，它们是探测小行星的最合适的恒星。然后，根据亮度和半径，选出了最新版中包含的380万颗恒星，并确定了哪些是苔丝可能观察到的。第二步是根据泊松分布，将行星分配给每颗恒星，这是一种统计技术，给定的数字被分配给每个恒星(在本例中为0或更多)。
然后，每个行星都被随机分配了六个物理性质，包括一个轨道周期，一个半径，一个偏心，一个近距角，一个我们视线的倾斜度，以及第一个中转站的中间时间。最后试图估算这些行星中有多少会产生可探测的过境信号。苔丝将依赖于轨道交通的方法，在一个恒星的亮度中，周期性的倾斜度被用来确定一个或多个轨道行星的存在，以及对它们的大小和轨道周期的限制。为此考虑了附近恒星的通量污染、过境的数量和过境时间。
最终确定了90%的把握，认为在两年的任务中，苔丝可能会发现4430-4660颗新的系外行星：结果是我们预测，苔丝会发现超过4000颗行星，比地球的两倍还小。苔丝的主要目标是找到足够明亮的行星以测量它们的质量。估计苔丝可能会使比4个地球半径小的行星数量增加三倍。截至2018年4月1日，共有3758颗系外行星在288个系统中被确认，627个系统拥有多个行星。
换句话说，巴克莱和他的团队估计，“苔丝”的任务将使确认的系外行星数量增加一倍，在其主要任务期间，地球大小和超级地球的数量将增加两倍。这将在一系列轨道演习和工程测试之后开始，预计将持续约两个月。随着太阳系外行星目录的扩大，我们可以预计将会有更多类似地球的候选行星可供研究。虽然我们仍然无法确定它们是否有生命，但我们可能会发现一些迹象表明，在表面有一种可行的大气和水。寻找地球以外的生命将会持续许多年！
博科园-科学科普｜文：Matt Williams｜来自：Universe Today｜参考：Astrobites,arXiv
