新的太空望远镜CHEOPS将改善对系外行星的搜寻

时间：2021-09-26 07:52:06 来源：

艺术家对地球上方轨道上的CHEOPS的印象。在此视图中，卫星的望远镜盖已关闭。

当地球在过去两个月一直处于锁定状态时，一台名为CHEOPS的新型太空望远镜睁开了眼睛，拍摄了第一张天上的照片，现在开始营业。

CHEOPS任务增加了公众通常与开普勒和TESS等行星发现任务联系在一起的科学方面的独特转折。开普勒（Kepler）和泰斯（TESS）产生了许多开创性的发现，并将成千上万的系外行星带到了数千个之内，以至于我们只从中吸取了教训。因此，CHEOPS的主要目标不是简单地寻找更多的行星，而是更好地了解我们已经发现的行星。

我在系外行星领域工作了二十多年。在大部分时间里，我都有幸从事NASA开普勒飞行任务。开普勒的主要发现之一是它发现的令人困惑的行星。两个主要的例子是成千上万个行星，它们的大小落在地球与海王星之间的缝隙中。开普勒还发现行星的轨道只有几个小时长。这些行星中没有一个在太阳系中有对应的行星。这些行星是什么样的，它们的形成方式以及如何到达当前状态是不断研究的问题。为了更好地理解这些行星，我们需要对其性质进行更好的测量，即它们的大小，质量，组成和大气层。天文学家将转向CHEOPS来填补我们所学的空白。

CHEOPS任务概述

瑞士欧空局联合执行的任务CHEOPS，即“特征化系外行星卫星”，将对绕远恒星运行的行星的大小和反照率（反射率）进行关键测量。CHEOPS于2019年12月从南美北部海岸发射升空，以辅助乘客的身份乘坐大型联盟号火箭飞驰。

开普勒任务发现的大多数行星所面临的挑战是，它们绕着昏暗的恒星运行，使它们很难用开普勒本身（已完成工作并且不再运行）以外的任何望远镜观察。另一方面，CHEOPS将会观察到绕着明亮恒星运行的行星，而开普勒曾经提供过这种细节的研究，但尚未进行过详细的研究，而CHEOPS现在可以提供这些细节。这些行星更适合其他望远镜仪器提供的各种补充观测结果，从而使人们对这些最近发现的行星的性质有了新的认识。

CHEOPS被放置在“太阳同步”轨道上，在该轨道上，它始终停留在地球终结者上方，该终结者是白天与黑夜分隔开的界线。卫星使用32厘米的镜子观察行星在其主恒星前行进时的情况。该望远镜比开普勒小10倍，但由于它将观察到更明亮的恒星，因此它可以达到与开普勒类似的精度-在调试阶段已证明了这一事实。而且，CHEOPS并没有连续（同时）观察十万颗恒星以发现新的行星，而是着眼于已知的行星何时何地的单个目标。

CHEOPS任务中的科学

对于像太阳一样明亮的恒星，CHEOPS可以通过观察行星穿过恒星前方时被行星阻挡的星光比例，来测量与地球一样小的行星。改进后的行星尺寸测量方法使科学家能够确定行星的密度，从而深入了解其组成和内部结构。它们还建立了行星大小与质量之间的关键关系，这使我们更多地了解了行星在许多系统中共有的特征。

HEOPS获得了它的第一个系外行星光曲线。

除了行星的大小之外，CHEOPS还可以测量行星的“相位曲线”，这是由于行星在围绕其主恒星运行时变化的轮廓（如月球的变化相位）而导致的亮度变化。相位曲线告诉我们该行星反射了多少光，因此，还反射了其表面，大气层和云层的某些属性。反过来，这些信息可以告诉我们有关云顶下和行星表面可能存在的条件的更多信息。最后，由于CHEOPS目标明亮，因此它们是使用大型地面和太空望远镜（例如，极大型望远镜和James Webb太空望远镜）进行详细大气观测的理想选择。

最终，通过更好地了解绕其他恒星运行的行星的性质，天文学家可以更好地了解我们自己的太阳系中行星的性质。我们将更好地了解我们的行星同胞如何适应银河系中更广阔的行星背景，以及我们的形成和历史如何与这些外星世界相似或不同。

由拉斯维加斯内华达大学物理与天文学助理教授Jason Steffen撰写。

最初发表在《对话》上。