假如在几十光年外有和人类文明一样的另一个地球,目前观测手段可以发现吗?

  • 假如在几十光年外有和人类文明一样的另一个地球,目前观测手段可以发现吗?已关闭评论
  • A+
所属分类:今日新闻

假如在几十光年外有和人类文明一样的另一个地球,目前观测手段可以发现吗?赵泠,遗迹是曾经讴歌繁荣的生命留下的缺页的梦。
阅读原文

可以发现几十光年外的文明星球,这根本不需要观测地表细节或对那个天体成像,一个像素都不需要。

我们的观测能力很贫弱,但类似我们的文明星球只要从他们的恒星前面通过,恒星光谱里的吸收线就可以向我们展示它的特殊之处:大气污染物,例如卤代烷。

詹姆斯韦伯望远镜预计可以观测到 100 光年内的行星大气卤代烷吸收光谱。它使用的技术并不是现在最先进的,本来也不应该拖到现在还没发射。

如果有足够的资金投入,用可预见范围内的技术也可以在几十光年内成像。NASA 喷气推进实验室已初步研究了在距离太阳 548.7 天文单位(0.0086 光年)的太阳引力透镜焦点上使用百万像素级 CCD 和高分辨率光谱仪来观测太阳系外行星的任务,预计可以对 97.8 光年内的恒星之宜居带内的行星进行分辨率达千米级的成像,足以观测其表面特征和宜居迹象。NASA 已经确定了任务的可行性,没有发现不可逾越的技术障碍。

至于为什么这么麻烦,对行星来说是因为距离太远、目标相比附近的恒星太小而暗淡、我们的技术太年轻太单纯,太阳系外的绝大部分行星现在无法光学成像或电波遥感其地表状况,仅有数个特别大而靠近我们的行星能拍到数个像素。

天文学家可以通过遮光板等装置消除恒星的强烈眩光来拍摄距离我们较近且较大型的系外行星的照片。截止 2020 年 4 月 20 日,我们已经确定发现了 4151 个太阳系外行星,分布在 3077 个恒星系里,其中有 49 个系外行星是通过直接成像发现的。

假如在几十光年外有和人类文明一样的另一个地球,目前观测手段可以发现吗?

目前的观测能力下,直接成像需要以下条件:

  • 行星的体积特别大(大幅超过我们太阳系的木星);
  • 与恒星的距离相当遥远;
  • 较为年轻(温度较高而放出强烈的红外线)。

目前的技术,分辨率就算了,有像素就不错了,你可以看看下面那些照片。

虽然不能看到地貌细节特征,我们可以结合光谱反映的大气成分、向光面和背光面的温差、地表反射率、恒星的数据、行星的质量和到恒星的距离,分析出该行星会是岩石行星·类海王星还是气态巨星等等、地表大致会是什么样的温度、有没有可能允许液态水·液态氨·液态甲烷之类存在。这也是观测了一些环境信息。例如 2012 年检测出 GJ1214b 的大气里充满了水蒸气[1]。对于温度高到一定程度的岩石行星,可以推定其表面满是熔岩[2],有些的红外辐射量还可以用火山活动来解释,这就算是地貌了。还有几个太阳系外行星的在可见光下的颜色被判明,例如 HD189733b 是深蓝色的。

人们期望未来的直接成像仪器能拍摄系外行星的高精度照片,帮我们识别大气模式、海洋和陆地。

现在直接成像的例子:

假如在几十光年外有和人类文明一样的另一个地球,目前观测手段可以发现吗?
左下的红色模糊发光体是行星 2M1207 b,估计有 3~10 倍木星质量。图片来自 Ascánder
假如在几十光年外有和人类文明一样的另一个地球,目前观测手段可以发现吗?
哈勃望远镜拍摄的北落师门 b 两年间在轨道上的位置。其亮度为中心恒星的十亿分之一,图中恒星的眩光已经被仪器遮挡,否则无法拍摄到行星。图片来自 NASA。
假如在几十光年外有和人类文明一样的另一个地球,目前观测手段可以发现吗?
系外行星 PDS 70b,图片来自欧洲南方天文台超大望远镜
假如在几十光年外有和人类文明一样的另一个地球,目前观测手段可以发现吗?
恒星 HD181327 的星盘,行星会在那里诞生
假如在几十光年外有和人类文明一样的另一个地球,目前观测手段可以发现吗?
系外行星 HIP 65426b,十字与圆圈是遮光板挡住的恒星的位置
假如在几十光年外有和人类文明一样的另一个地球,目前观测手段可以发现吗?
恒星 HR8799 与行星 HR8799e
假如在几十光年外有和人类文明一样的另一个地球,目前观测手段可以发现吗?
还是恒星 HR8799,四个行星

系外行星距离我们非常遥远,而且从行星反射出来的光或来自行星本身的热辐射很弱,会被来自其环绕的恒星的至少有其数百万倍强的辐射所淹没。这就像在一排巨大的聚光灯下寻找萤火虫。

在阳光明媚的日子里,你可能会用太阳镜、遮阳面罩或你的手来遮挡太阳的强光,这样你就可以看到东西了。直接成像系外行星的仪器也使用同样的原始原理,主要有以下两种方法:

在望远镜内放一个遮光板;

假如在几十光年外有和人类文明一样的另一个地球,目前观测手段可以发现吗?
图片来自 NASA

在太空望远镜前展开遮光航天器:

https://pic3.zhimg.com/v2-20d77516a8942233b7b92061e47f57ae_b.jpg


Exoplanet Catalog | Reference – Exoplanet Exploration: Planets Beyond our Solar System

NASA 的网页,可以看到所有已知的系外行星的信息、它们所在的恒星系的 3D 模型。行星的 3D 模型是科学家根据已知信息推测的。

参考

  1. ^http://www.spacetelescope.org/news/heic1204/
  2. ^https://natgeo.nikkeibp.co.jp/nng/article/news/14/2290/?ST=m_news
阅读原文
weinxin
我的微信
这是我的微信扫一扫