發(fā)現(xiàn)一大波行星 開普勒太空鏡咋這么“神”

美國航天局5月10日公布的概念圖顯示開普勒太空望遠(yuǎn)鏡確認(rèn)的部分行星。新華社發(fā)

　　美國國家航空航天局10日宣布，開普勒太空望遠(yuǎn)鏡一次性確認(rèn)了1284顆太陽系外行星的存在，為人類探索宇宙、尋找“可生存外星”提供了更大潛力。

　　素有“行星神探”之稱的開普勒太空望遠(yuǎn)鏡至今已發(fā)現(xiàn)超過2300顆系外行星。它是怎么做到的呢？

　　【“眨眼”捕捉行星】

　　總耗資6億美元的開普勒太空望遠(yuǎn)鏡于2009年3月發(fā)射升空，以德國著名天文學(xué)家約翰內(nèi)斯·開普勒的名字命名，是世界上首個(gè)專門用于搜尋太陽系外類地行星的航天器。它繞太陽飛行，運(yùn)行軌道與地球軌道基本重合，通過觀測行星凌日現(xiàn)象，在天鵝座和天琴座的大約10萬個(gè)恒星系中搜尋與地球類似的行星。

　　具體來說，開普勒太空望遠(yuǎn)鏡每隔30分鐘會(huì)同時(shí)監(jiān)測約10萬顆恒星亮度的變化，當(dāng)某顆行星經(jīng)過恒星表面、即“凌日”時(shí)，它就可觀測到恒星因受行星遮擋所發(fā)生的細(xì)微亮度變化，即通過捕捉星星的“眨眼”來判斷行星的存在。

　　據(jù)美國航天局官網(wǎng)介紹，由于行星軌道和恒星類型不同，凌日現(xiàn)象大約會(huì)持續(xù)1小時(shí)至半天時(shí)間。每一段“眨眼”時(shí)間，就是開普勒望遠(yuǎn)鏡的“捕獵”黃金期。

圖為美國航天局2015年12月20日公布的名為“開普勒-20f”的行星的假想圖。新華社發(fā)

　　【“掃帚”新式搜索】

　　與恒星的光輝相比，行星凌日時(shí)的亮度變暗現(xiàn)象實(shí)在是微乎其微，也非常難觀測。舉例來說，一顆地球大小的行星掠過太陽大小的恒星時(shí)，產(chǎn)生的亮度變化只有百萬分之八十四，這就像是要從數(shù)公里外看清一只跳蚤是否爬上了汽車前燈一樣難。

　　開普勒太空望遠(yuǎn)鏡主體大致呈圓筒狀，直徑2.7米，長4.7米。用于檢測亮度變化的光度計(jì)由光圈為95厘米的望遠(yuǎn)鏡、直徑1.4米的主反射鏡以及9500萬像素的焦平面陣列傳感器組成。

　　光線射入望遠(yuǎn)鏡后，從主反射鏡反射到傳感器上，每隔6秒鐘，傳感器會(huì)把檢測到的光子數(shù)量記錄并上傳至望遠(yuǎn)鏡內(nèi)的計(jì)算機(jī)，以便存儲(chǔ)和初步分析。這些光子數(shù)據(jù)每個(gè)月會(huì)傳回地球一次。

　　自20多年前人類發(fā)現(xiàn)首顆太陽系外行星以來，科學(xué)家通常通過一一分析確認(rèn)的方法來驗(yàn)證疑似行星，這是一項(xiàng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作。而最新的研究方法，是基于一種能同時(shí)應(yīng)用于多顆候選行星的新型統(tǒng)計(jì)分析方法，計(jì)算每個(gè)候選者為行星的百分比概率，概率超過99％被認(rèn)定為行星。

　　美國國家航空航天局研究人員打了一個(gè)比喻：候選行星就類似丟在地上的面包屑，以前是一顆一顆撿起來，新的方法是用掃帚把它們掃起來，結(jié)果就是一次性發(fā)現(xiàn)一大群系外行星。

　　【“老兵”超期服役】

　　按美國航天局原定計(jì)劃，開普勒太空望遠(yuǎn)鏡服役期為3年半，但2009年至今，它在太空中已7年有余，屬超期服役。

　　其間，這個(gè)“老兵”也曾經(jīng)歷數(shù)次危機(jī)，但都有驚無險(xiǎn)。在2013年，因4個(gè)反應(yīng)輪中的兩個(gè)出現(xiàn)故障，開普勒太空望遠(yuǎn)鏡被宣布“死亡”。反應(yīng)輪主要用于調(diào)整望遠(yuǎn)鏡的姿態(tài)。2014年，科學(xué)家用太陽光子產(chǎn)生的壓力作為一個(gè)“虛擬反應(yīng)輪”，讓這臺太空望遠(yuǎn)鏡得以重生。美聯(lián)社報(bào)道，美國航天局計(jì)劃明年再發(fā)射一臺搜尋行星的天文設(shè)備。

　　前不久開普勒望遠(yuǎn)鏡再次進(jìn)入緊急模式，僅維持最低限度運(yùn)行能力，經(jīng)科學(xué)家努力才恢復(fù)正常。它現(xiàn)在位于近1.2億公里以外的太空?？茖W(xué)家說，讓開普勒維持正常運(yùn)行當(dāng)前的首要任務(wù)。

　　為何要持續(xù)探索太空？美國航天局首席科學(xué)家埃倫·斯托凡說：“在宇宙中的某個(gè)地方，類似我們太陽的某顆恒星的周圍，我們或?qū)⒆罱K找到又一個(gè)地球?！保êＱ?新華社專特稿）