有一种新的方法来追捕系外行星——它刚刚完成了它的第一个重大发现。-王其杉博客|程序员|科技新闻
艺术家对《巴纳德》中的超级地球表面的印象
我们发现了一颗新的行星,它是地球质量的三倍,已经发现了我们最接近的恒星。这项发现花费了20年多的时间,标志着我们寻找新行星的方式发生了变化。
这是首次用成熟的方法发现其大小的行星,称为超地球,其轨道周期为200天;通过测量由绕其轨道运行的行星引起的恒星速度的分数变化。
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这种方法被称为径向速度法,通常被用来寻找更大的恒星。这是因为行星引起的恒星速度变化如此之小,以至于很难探测到,尤其是在质量较低的行星上。
该方法使用多普勒效应。同样地,当救护车警报器朝你移动时,与它离开时相比,它改变间距,当发出该光的物体朝向或离开观察者时,光会稍微改变波长,从而改变颜色。
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当行星围绕恒星运行时,它的引力会使恒星轻微摆动。当恒星离开地球时,它的光移向更长的波长,或红移。同样,当恒星向地球移动时,光向较短、更蓝、波长更短的方向移动。
“经过非常仔细的分析,我们百分之九十九相信地球就在那里,”该项目的首席科学家伊格纳西·里巴斯(Ignasi Ribas)说,他是加泰罗尼亚空间研究所和西班牙空间科学研究所(CSIC)的首席科学家。
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“然而,我们将继续观察这颗快速移动的恒星,以排除可能但不太可能的恒星亮度的自然变化,这种变化可能伪装成一颗行星。”
这项发现的旅程,今天发表在《自然》杂志上,花了很多时间和观察。
里巴斯说:“在过去,径向速度已经探测到很多行星,但是这个行星很特别,因为它具有相对长的周期和相对小的质量。”为了发现这一点,有必要用20种不同的仪器收集近20年的近800次测量结果。
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卡蒂亚莫斯维奇
“从本质上讲,我们采用了世界上所有能够提供精确径向速度的仪器。”Ribas说。“将所有这些数据点组合成一个一致的单个数据集,可以自信地分析,这也是一个重大挑战,这需要开发可靠的技术。总而言之,这是一次巨大的观察努力,许多研究者参与其中。
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这些测量是通过组合望远镜进行的,但是一种仪器特别提供了能够进行发现的精确度。
艺术家的超级地球环绕巴纳德的StaseSo / M. Kornmesser的印象
欧洲南方天文台的高精度径向速度行星搜索器(HARPS)仪器可以测量恒星速度的变化,其微小程度可达每小时3.5公里——平均步行速度。恒星相对于我们的太阳移动大约500000公里/小时。
竖琴在这个项目中起着至关重要的作用。我们将来自其他团队的档案数据与不同设施对巴纳德恒星的新的重叠测量结合起来,”伦敦玛丽女王大学的联合首席科学家吉列姆·安格拉达·埃斯库德说。“仪器的组合是让我们交叉检查结果的关键。”
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巴纳德的恒星是离太阳只有六光年的最接近的单颗恒星。恒星本身是太阳的两倍,但它是夜空中任何恒星的最明显的运动。
这颗行星不可能承载生命,因为它位于恒星的“雪线”中。虽然它比我们更接近它的恒星,但是地球上的温度很可能是-170摄氏度,这使得它不适合我们已知的生命。
上个月底,美国国家航空航天局的开普勒太空望远镜耗尽了燃料,标志着发现地球大小的行星的任务结束。未来,我们寻找系外行星的方法可能涉及更多的数据,但这并不一定意味着更复杂的分析。即便如此,人工智能(AI)对外行星的狩猎变得越来越重要。
人工智能是用来分析天文数据在寻找和表征外行星凌日。这是当行星在它们的宿主恒星前面经过时,在亮度上出现凹陷的情况。
然而,对于径向速度法,分析比较简单。Ribas说:“在这个特殊的例子中,我们没有专门使用它们来分析数据,因为数据集在观测努力方面非常大,而在数据量方面却不是这样。”这意味着它可以使用更传统的技术进行分析。
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“我们确实使用人工智能工具,更具体地说是遗传算法,来安排用CARMENES仪器获得的观测结果,”Ribas说。“我们已经开发了最佳观测计划的方法,并且这个工具现在正在使用。”
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