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从2010年开始,NASA的开普勒计划就在探索系外行星方面取得了重大的成就。到目前为止一共发现了多少太阳系之外的大行星呢?请看这个视频:

NASA的行星地图囊括了

新近发现的4154颗系外大行星

这些行星有的非常巨大

其体量远大于地球甚至比木星还大很多

有的则拥有极快的运行速度

系外行星构成了一个庞大的家族

完全颠覆了曾经的天文学认知

行星探索地图也被称为星系花园全图

上方视频转录自美国NASA

1

震撼人心的行星地图

开普勒任务(Kepler Mission)是美国国家航空航天局设计用于发现环绕着其他恒星之类地行星的太空观测任务。

十年前NASA使用自己研发的太空光度计,花了3.5年的时间在绕行太阳的轨道上,找准了观测10万颗恒星的光度变化的方法,由此开启了检测该恒星是否存在行星凌星的现象的历程。

为了纪念德国大天文学家开普勒,这个搜索系外行星的宏大任务,被命名为开普勒任务

而开普勒计划又从属于一个更加宏大的行星探索计划之下。总之,十年来人类科学家通过美国宇航局,探索与发现了越来越多的系外行星,其新发现的数量级已经远远超过太阳系内大行星矮行星的数据……

下方动图内带文字的小圈表示太阳系范围

其他圆圈代表别的恒星系的行星系统

通过视频我们清晰地得知

从2011年开始开普勒任务的范围大大拓展

开普勒是NASA低成本的发现计划聚焦在科学上的任务。NASA的艾美斯研究中心是这个任务的主管机关,提供主要的研究人员并负责地面系统的开发、任务的执行和科学资料的分析。


开普勒任务进度的处理是由NASA喷射推进实验室执行,而美国贝尔太空科技公司负责开普勒任务飞行系统的开发。

开普勒任务在其执行过程中,遭遇了非常多的阻挠和麻烦,但他们依然坚持下来了~并取得了巨大的成功!

2

曲折而激动人心的过程

2006年1月,由于预算的削减和NASA内部的整合,这个项目被延迟了8个月的时间。


2006年3月,又由于美国财政上的问题,再被延迟了4个月。这段时间,高增益天线从使用万向接头的平衡架,被换成固定在太空船上的框架,减少了费用和复杂性,每个月可以省下一天的观测成本费用。但依然没能在当年完成发射……又过了3年,

2009年3月6日,美东标准时间3月6日10:49:57太空船在三角洲二号运载火箭,从佛罗里达的卡纳维尔角空军基地发射升空。这次的发射完全成功,在04:55 UTC完成发射的3个阶段,太空船在进行科学观测之前,又花费约60天的时间进行测试和校准。

传送回来的读数都很良好,光度计的校准工作也已经开始。望远镜的遮蔽物在4月7日被移除,首拍的影像在4月8日传送到NASA地面实验室。

开普勒任务似乎证明了一个猜想

在太阳系附近的所有恒星系统

几乎都存在行星绕行现象

地球在这个宇宙中根本就不孤独

由动图可见开普勒任务的观测范围拓宽

太阳系在行星地图中的分量越来越小

数以百计的新行星被人类发现

海王星的轨道都快要被缩小到看不见了

每个月都有大量行星被发现

行星的大小质量地表温度大气成分

都出现在开普勒科研的列表上

从2012年开始观测范围继续扩大

最初的观测圈已经缩到很小了

同时被探索到的行星的密度也大幅增加


2014年2月26日美国航天局突然宣布,开普勒任务团队新确认715颗太阳系外大行星的存在。这次“批量”确认如此多的行星的行为,使得人类已知行星的数目几乎一下子翻了一番。这之后,开普勒团队继续不断刷新人类的三观……

2013年5月,开普勒太空望远镜曝出一段小插曲:它的四个反作用轮中的第二个莫名丢失,这貌似将结束开普勒为期四年的科学使命,它连续监测超过15万颗恒星,以寻找正在凌星的系外行星。


在这次重大失败之后的几个月里,K2任务被紧急启动,它代表了一个航天器运行的新概念,新的应急计划使开普勒太空望远镜能够继续进行科学观测。K2于2014年5月全面投入运营,然后它持续运营至2018年。

利用经纬仪探测恒星亮度变化,K2任务需要一系列围绕黄道平面分布的场的连续观测“战役”,并提供接近原始开普勒任务的光度精度。在黄道面上运行可以最大限度地减小太阳风压对航天器施加的扭矩,减少指向通过推进器和剩余两个反作用轮的组合可以有效控制航天器姿态的点的漂移。


因此,每次活动受太阳角限制,持续时间约为80天。


2015年1月6日,美国宇航局公布了开普勒太空望远镜发现的第1000颗确认系外行星。当时确认的四颗系外行星被发现在其相关恒星的宜居带内运行:其中三颗系外行星,开普勒438b,开普勒442b和开普勒452b,几乎和地球一样大,而且极有可能是岩石行星;第四颗系外行星,开普勒440b,是一颗超级地球

2016年5月10日,美国宇航局证实了开普勒发现的1284颗系外行星,这是单次最大的发现,到目前为止,单次行星确认数量还没有破过当年的纪录。


开普勒的数据,也有助于科学家观察和理解超新星;NASA每半小时收集一次测量数据,因此,光线曲度对于研究这类天文事件特别有用……

2018年10月30日,太空船燃料耗尽后,美国国家航空航天局宣布该望远镜将退役。该望远镜当天被宣布退役,结束了其9年的使用。总体来说,开普勒望远镜一共观测了530506颗恒星,在其生命周期中,至少发现了2662颗系外行星


2018年,美国宇航局NASA再发射了一个新的宇航器——苔丝(TESS),接替了开普勒,继续寻找系外行星。

苔丝使用一种新颖的高度椭圆轨道绕地球运行,其远地点大约在月球距离处,近地点为108000公里。苔丝在月球绕地球轨道运行一周的时间内绕地球轨道运行两次,与月球的共振比为2:1。如此这般,轨道将至少保持稳定十年。


苔丝是由麻省理工学院牵头,谷歌(Google)为种子基金研发的,早在开普勒出事故之前,美国宇航局NASA已选定TESS和中子星内部成分探测器(NICER)一起发射到太空……


2018年9月20日,一颗比地球稍大的超短周期行星被苔丝发现,其轨道是红矮星LHS 3844。而LHS 3844 b的轨道周期竟然只有11小时,是已知周期最短的行星之一。(意即这颗类似地球的行星一年才11小时)


它以932000公里的距离围绕恒星运行。LHS 3844 b也是离地球最近的已知系外行星之一,距离地球只有14.9秒差距

苔丝发现的第三颗系外行星是HD 202772 a b,它是一颗炽热的类似木星的行星,围绕着HD 202772这颗视觉双星的明亮部分运行,位于摩羯座,距离地球约480光年。


这一发现于2018年10月5日被公布。HD 202772A b每3.3天绕主星运行一次。它是一颗膨胀的炽热木星,是演化恒星周围炽热木星的罕见例子。它也是已知的辐射最强的行星之一,平衡温度为2100 K(1830°C;3320°F)。

2019年4月15日,据报道,苔丝首次发现了一颗地球大小的行星。HD 21749 c是一颗岩石行星,直径约为地球的89%,在大约8天内围绕着K型主序恒星HD 21749运行。据估计,这颗行星的表面温度高达427摄氏度。系统中已知的两颗行星HD 21749 b和HD 21749 C都是由TESS发现的。


HD 21749 c是TESS发现的第十颗行星。

2019年7月23日,苔丝在老图卡纳星座年轻移动群中发现了年轻系外行星DS Tuc Ab(HD 222259Ab)。


这颗年轻的行星比海王星大,但比土星小。该系统足够明亮,可以用径向速度和透射光谱进行跟踪。欧空局的CHEOPS任务将观测年轻的系外行星DS Tuc Ab的凌日。一个科学家小组获得了23.4个轨道观测结果,这是在首次宣布CHEOPS客座观测者(GO)计划的机会(AO-1)中批准的。

NASA公布的系外行星大家族

2020年1月6日,美国航天局报告发现了行星TOI 700 d,这是苔丝发现的第一颗地球大小的可居住系外行星。这颗系外行星围绕着100光年外的金雀星座中的TOI 700恒星运行。


TOI 700系统包含另外两个行星:TOI 700b,另一个地球大小的行星和TOI 700c,一个超级地球。

这个系统的独特之处在于,在两个较小的行星之间,发现了较大的行星。目前还不清楚行星的排列是如何形成的,这些行星是按这个顺序形成的,还是更大的行星迁移到了它当前的轨道上。

在同一天,美国宇航局宣布天文学家利用苔丝数据,分析出阿尔法龙星是一颗日食双星。


也在同一天,TOI 1338 b的发现被NASA宣布,这是苔丝发现的第一颗环绕双星的行星。TOI 1338 b大约是地球的6.9倍,或介于海王星和土星之间。

它位于1300光年外的皮克托星座。系统中的恒星形成了一个食双星,当恒星的伴星在我们的视线中相互环绕时就会发生这类现象。


双星中的一个比我们的太阳大10%左右,另一个则更冷,更暗,只有太阳质量的三分之一。

TOI 1338b的凌日是不规则的,每93到95天一次,由于其恒星的轨道运动,其深度和持续时间都有所不同。苔丝只看到穿越较大恒星的过境点——较小恒星的过境点太微弱,无法察觉。


尽管这颗行星不规则地运行,但它的轨道至少在未来一千万年内是稳定的。然而,轨道与我们的夹角变化足够大,行星过境将在2023年11月后停止,8年后恢复。


2020年5月14日,美国NASA转发了系外行星计划的官推视频,宣布人类总共探索到的大行星总数为4154颗,在一系列的动荡与政治争吵中,这个消息也许是最值得关注但又最容易被忽略的好消息。每当天文宇航方向出现重大突破,相关科技流向民用市场将导致经济的崛起。

视频截图中的一帧

该视频回顾了NASA从2011年到2019年

发现的所有系外行星

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