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硅谷和全球各地的“公民天文学家”是如何帮助美国宇航局追踪一个遥远的土星大小的世界的

放大字体  缩小字体 发布日期:2025-01-31 06:22:32    来源:本站    作者:admin    浏览次数:72    评论:0
导读

    法迪·赛比(Fadi Saibi)在桑尼维尔(Sunnyvale)家的后院,用银色望远镜对着夜空,准备进行一次特别的观测。他只需点击几

  

  法迪·赛比(Fadi Saibi)在桑尼维尔(Sunnyvale)家的后院,用银色望远镜对着夜空,准备进行一次特别的观测。他只需点击几下,就将手机与望远镜配对,锁定了一个宇宙物体。目标:TOI-4600c,一颗靠近天龙座的行星,绕着一颗距离地球约815光年的恒星运行。

  “我很担心,因为我的后院有一些树,”赛比说。“但经过检查,能见度似乎很好。”

  白天,赛比是总部位于山景城的无线技术公司Artemis Networks的首席技术官。但在10月16日晚上,他沉迷于童年对观星的热情,这是世界各地业余天文学家开展的一项广泛研究的一部分。该项目旨在了解TOI-4600c和其他围绕遥远恒星运行的世界,即系外行星。这是公民科学的一个例子——让普通公众参与科学研究的合作。

  像这样的科学项目通常并不是人们开始观察星星的原因,但这项引人注目的研究吸引了像赛比这样的业余天文学家组成的全球网络。

  他说:“有时候,我渴望像以前一样,只花时间看星星。”

  该项目被称为UNITE,即调查TESS系外行星的星际网络。由美国宇航局赞助,山景城SETI研究所组织,UNITE重新检查了美国宇航局凌日系外行星测量卫星(TESS)探测到的系外行星候选者,TESS自2018年以来一直在探测宇宙中遥远的世界。

  TESS将天空分为26个部分,卫星每27天观测一次。它的相机并没有直接看到系外行星,而是记录了一颗系外行星从它前面经过时,来自恒星的光量的减少。这种凌日导致恒星的“光曲线”下降,这是TESS接收到的数据的视觉表现。

  UNITE是与业余望远镜制造商优星(Unistellar)合作的项目,任何买得起该公司6英寸智能望远镜(零售价4900美元)的人都可以进入尖端科学领域。它是在一个更大的系外行星公民科学计划下运作的,该计划是由搜寻地外智能(SETI)研究所的科学家托马斯·埃斯波西托于2020年启动的。

  主项目观测了一系列系外行星——从大到木星,小到比土星——它们围绕着类似太阳的恒星运行。通常情况下,这些行星的温度要高得多,轨道也离恒星更近。UNITE的目标不是研究这些热的、快速绕轨道运行的行星,而是收集离其母恒星更远的更罕见行星的数据。

  埃斯波西托说:“我们试图追求一些超过100天的轨道。”

  TOI-4600c的大小与土星相似,在我们的太阳系中,它的轨道将位于地球和火星之间。其旋转大气的温度被认为是零下110华氏度,只比木星暖和一点。就像木星和土星一样,它可能有卫星。

  TOI-4600c围绕一颗比我们的太阳稍微小一点、温度更低的橙矮星运行。继2020年探测到首次凌日之后,TESS在965天后的2022年观测到第二次凌日。这给研究人员留下了一个宇宙难题:这颗系外行星真的有这么长的轨道吗?还是TESS只是在观察其他系统时错过了穿越恒星的其他时间?

  新墨西哥大学的研究生Ismael Mireles和他的团队通过计算机模型来模拟这颗系外行星可能的轨道动力学,计算出TESS很可能错过了一次凌日。这意味着下一次日食将于2023年10月中旬在北半球观测到。UNITE随后接到了NASA TESS后续观测计划的电话,该计划的任务是进一步缩小TOI-4600c的轨道周期或年。

  SETI的科学家们在10月16日和17日组织了一次国际会议,从东亚到北美的观察员都参加了会议。他们所要做的就是在观测窗口期间从他们的位置设置智能望远镜,并通过手机上的Unistellar应用程序导入坐标。他们的望远镜会自动追踪主星划过夜空的轨迹,记录到达望远镜的光量,并将数据发送到SETI研究所的计算机服务器上。

  日本的六名观测者捕捉到了这颗系外行星的“进入”过程,在此期间,它开始穿越它的主星。然而,日本的观测者在追踪这颗行星时遇到了一些困难,因为目标恒星在天空中很低,接近地平线。

  “为了在低空观察,我去了一个北方天空视野清晰的地方,”曾在日本筑波气象研究所(Meteorological Research Institute)工作的退休科学家福井敬一(Keiichi Fukui)在一封电子邮件中写道。

  接下来,北亚和欧洲的三个观测者分别在俄罗斯、芬兰和法国捕捉到了这颗行星。

  在观测期间,法国西南部退休中学教师帕特里斯·吉拉德(Patrice Girard)在望远镜旁边安装了几个额外的设备。吉拉德在一封电子邮件中写道:“我的13″iPad的大屏幕可以让我录制照片和视频,我的13″MacBook Air可以让我与其他业余天文学家聊天,并实时检查设置。”

  最后,在福井观测大约11个小时后,赛比和其他四位美国公民科学家捕捉到了这颗系外行星的“出口”,因为它完成了穿越其母恒星表面的过程。这些观察员遇到的唯一障碍是多云的天气。

  赛比说,由于雾和云的沉淀,奥克兰地区的其他观察员无法参加。“我很幸运,”他说。“我在日落后不久安装了望远镜,天空仍然晴朗。”

  结合这些数据,联合天文台的首席科学家、SETI研究所的劳伦·斯格罗制作了一张全面的光曲线,展示了每位公民天文学家的贡献。全球努力记录TOI-4600c的过境将有助于确定其一年的确切长度,估计约为482天。

  斯格罗说:“这对联合太空望远镜项目来说是一次非常好的过境,因为我们的观测员就在那里。”“我们在美国和日本有很多观察员。从那里可以看到这次凌日的开始和结束。”

  NASA系外行星观测项目(Exoplanet Watch)的首席科学家罗布·泽勒姆(Rob Zellem)说,考虑到在专业天文台获得时间的成本和后勤保障,像UNITE这样的项目在收集更多关于遥远世界的数据方面是有价值的。系外行星观测项目是另一个公民科学项目,允许感兴趣的业余天文学家生成遥远行星系统的观测数据。

  泽勒姆说:“他们在世界各地有几千名Unistellar用户,其中有几百人有兴趣帮助研究系外行星科学。”“他们在数量上带来了巨大的优势,望远镜可以让我们获得高质量的数据。”

  对于赛比来说,他很高兴有机会与13岁的女儿交流,他说,女儿“正处在学习物理、力学、数学和三角学的年龄”。“因此,通过使用这样的光学仪器,她将对所有这些不同的概念有更直观的感觉。”

 
(文/admin)
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