小望远镜的大冒险

原文标题：A Little Telescope Goes a Long Way

原文来自：NASA   Posted: 2010. 2. 3

编译：Melipal    审校：Linq

NASA的 天文学家已经成功地论证，在其他恒星 周围搜索类地行星 的 过程中，较小的 望远镜中也可以应付歌利亚一般的 大问题。他们的 工作2月3日发表在《自然》杂志上，为地面天文台提供了新的 工具，有希望让在太阳系 以外环绕其他恒星 运转的 行星 上对生命起源以前（或说与生命有关）的 分子的 搜索工作加快数年。

科学家报告的 新技术是使用相对较小的 地面望远镜来辨认木星 大小的 行星 大气中的 有机分子，行星 距离地球将近63光年。测量结果揭示了系 外行星 大气组分以及条件的 详细情况，对于地面天文台来说，这是一项空前的 成就。

这项惊人的 新发现来自拥有30年历史的 老式3米（10英尺）望远镜——位于夏威夷莫那克亚山的 NASA红外望远镜（NASA''s Infrared Telescope Facility），该望远镜在所有地面望远镜中口径名列第40位。

新的 技术让地面观测成为可能，使得研究地外行星 大气的 工作加速。之前这项工作只能通过少数几架性能极高的 太空望远镜来进行。研究论文的 第一作者、加州帕萨迪那（Pasadena）NASA喷气推进实验室的 天文学家马克·斯温（Mark Swain）说：“如果观测条件允许，这项工作表明，我们可以用现有设备探测到类地行星 大力中的 有机分子。”这可以为系 外行星 大气的 仔细研究带来快速且经济的 进步，让我们对系 外行星 稳定成长的 见解加速增长。

斯温说：“我们使用的 是相对较小的 地面望远镜，这一事实非常激动人心，因为这意味着地面上更大的 望远镜使用该技术后，可能会确定类地目标行星 的 特征。”

当前人们知道的 系 外行星 超过400颗。其中的 大多数都是类似于木星 的 气体行星 ，不过一些“超级地球”据信是大型类地（岩质）星 球。尺度及其与恒星 的 距离都与我们地球相当的 真正类地行星 尚未被发现。NASA的 开普勒计划正在太空中搜索它们，人们期待它在3年半的 主任务结束后可以找到一些类似地球的 世界。

这张艺术家笔下的 概念图表现了名为HD 189733的 行星 系 统，它位于狐狸座，距离地球63光年。大图以及说明文字请点击（图片提供：NASA/JPL-Caltech）

2007年8月11日，斯温与他的 小组将红外望远镜指向了狐狸座炽热的 木星 尺度行星 HD 189733b。每隔2.2天，这颗行星 就要环绕K型主序星 旋转一周，该恒星 比我们的 太阳稍冷稍小。HD 189733b已经为系 外行星 科学带来突破性进展了，其中包括利用太空望远镜探测到了水蒸气、甲烷和二氧化碳。天文学家利用这项新技术，成功地利用光谱仪在大气中找到了二氧化碳和甲烷。光谱仪的 作用是将光线分解成不同的 组分，以揭示不同化学成分留下的 不同光谱特征。他们的 关键工作是开发了一种新颖的 校准方法，可以扣除观测的 系 统误差，这些误差是由地球大气的 变化以及望远镜系 统跟踪目标天体的 运动导致的 不稳定性引起的 。

NASA红外望远镜的 支援科学家约翰·雷纳（John Rayner）说：“该工作的 结果是，现在我们有了这样一个激动人心的 前景，也就是其他适合装备此设备的 小型地面望远镜应该也可以用来确定系 外行星 的 特征。曾经我们甚至不能用望远镜来观测太阳，而现在我们可以获得63光年之外系 外行星 的 光谱，这实在是惊人，”雷纳建造了此次测量所用的 SpeX光谱仪。

在观测过程中，小组在HD189733b的 昼半球发现了甲烷发出的 明亮红外辐射，这表明行星 大气中存在某种活动。斯温说，这一令人困惑的 特征可能是与母星 撞击行星 大气的 紫外辐射有关的 ，不过仍旧需要更多的 仔细研究。他补充道：“这一特征说明，在研究系 外行星 大气时，有惊喜在等待着我们。”

斯温说：“使用这一技术的 直接目标是更全面地确定该行星 以及其他系 外行星 的 大气特征，其中包括探测可能存在于生命起源之前的 有机分子。我们已经做好了准备来完成这一任务。”早期的 一些目标将是超级地球。与NASA的 哈勃、斯必泽以及詹姆斯·韦伯太空望远镜的 观测结合起来，这项新技术“将为我们提供一条绝对的 光明大道，来确定超级地球的 特征。”斯温说。

这张图表说明了天文学家在环绕其他恒星 运动的 行星 （即系 外行星 ）大气中测量特征化学组分的 方法。大图以及说明文字请点击（图片提供：NASA/JPL-Caltech）

论文的 其他作者包括来自JPL的 皮耶特·德罗（Pieter Deroo）、高塔姆·瓦西施特（Gautam Vasisht）以及Pin Chen；来自图森（Tucson）亚利桑那大学的 凯特林·A·格里菲斯（Caitlin A. Griffith）、伦敦大学学院的 乔凡娜·廷尼蒂（Giovanna Tinetti）、UCLA的 伊恩·J·克罗斯菲尔德（Ian J. Crossfield）、亚特兰大佐治亚理工学院的 阿扎姆·塔特（Azam Thatte）、德国海德堡马普天文所的 托马斯·亨宁（Thomas Henning），以及德国斯图加特SOFIA研究所的 丹尼尔·安格豪森（Daniel Angerhausen）。

这项工作是在华盛顿特区NASA空间科学办公室的 赞助下完成的 。NASA的 红外望远镜由夏威夷大学的 天文学研究所管理。加州理工学院为NASA管理着JPL。

（全文完）