由於“開普勒”成就顯著,2013年4月,美國航空航天局宣布,將“開普勒”原定3年半的任務期延長至2016年。但在2013年5月14日,“開普勒”空間望遠鏡的1個反作用飛輪壞了,再加上2012年壞的1個反作用飛輪,其4個用於姿態控製的反作用飛輪已壞了2個,所以無法繼續提供精確的定位,完成搜尋使命。
在經過數個月的努力後,美國航空航天局於2013年8月15日宣布放棄修複“開普勒”。不過,2014年,“開普勒”團隊用太陽光子產生的壓力作為一個虛擬反應輪,成功重新控製了望遠鏡並使其“複活”,而其在重獲“新生”後再建新功。未來,美國將發射“太陽係外行星獵人”來接替“開普勒”,完成尋找係外行星的任務。
如何發現表兄
太陽係外有多少個地球?直到現在也幾乎沒有答案,原因就在於目前的天文觀測還不足以探測到這些“特殊”的行星。
目前,探測太陽係外行星常用方法有幾種。“開普勒”采用的是測量“淩星”的方法。
當行星從其母恒星前飛過時會阻擋了一部分恒星的光,即出現行星“淩星”現象,這樣就可確定這顆母恒星周圍存在的行星,並根據“淩星”的間隔和亮度等確定行星的軌道、溫度和大小等。這就像人們看到遠處有一輛亮著大燈的汽車,當一隻小蟲從汽車前經過時,可通過光線變化推斷蟲子的大小。四是測量速度。它是沿著觀測者和目標恒星之間的矢徑測量恒星速度,因為恒星的“視向速度”會因圍繞其運動的行星而變化。
以前,大部分的太陽係外行星是通過測量“視向速度”法,即測量速度法來發現的,根據多普勒效應,恒星的“視向速度”可以從恒星光譜線的移動推導出來。這種方法很有可能發現靠近其恒星的大行星,然而它對於和地球質量相仿的低質量行星並不敏感。
在當今,用測量“淩星”法更適合發現像地球大小的星體。
嚴格地講,“開普勒”並不是世界第一個專門用於尋找太陽係外類地行星的空間望遠鏡,因為歐洲在2006年12月27日發射的 “科羅”空間望遠鏡也是用測量“淩星”的辦法來探測太陽係外行星的。但是“開普勒”要比“科羅”空間望遠鏡先進得多,成果也多得多,所以,美國自稱“開普勒”是世界第一。
由於“開普勒”是圍繞太陽運行的,而“科羅”是繞地球運行的,這意味著“開普勒”能有更多的時間搜尋目標星球的“芳蹤”。與“科羅”衛星相比,“開普勒”可以在3年半的時間裏不間斷地觀測同一片天區。而“科羅”由於是圍繞地球轉動的,因此地球會經常遮擋住它的視線;同時為了避免陽光對觀測的影響,因此“科羅”對同一片天區的最長連續觀測時間隻有5個月。另外,“開普勒”也比“科羅”靈敏得多,因為其光度計主鏡直徑是“科羅”的3.5倍,因此它能看到大小隻有地球一半、和火星差不多大的行星。
“開普勒”探測係外行星的秘訣是:從地球方向上看,當恒星係統中的行星運行到“開普勒”與恒星之間時,由於行星遮擋了一部分恒星發出的光,所以會使“開普勒”光度計接收到的恒星亮度會變弱,變化範圍大約是5×10-5~40×10-5,連續大約2~16小時。“開普勒”就是這樣根據一顆恒星亮度的周期性微弱變化,來判斷其周圍可能存在行星。
通過測量“淩星”行星的公轉周期,利用開普勒第三定律——所有的行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉周期的二次方的比值都相等,就可大致計算出行星軌道大小。
行星越大,遮擋的光線就越多,所以通過觀測到“淩星”的深度(恒星亮度減弱的程度),即掌握光線變暗的程度,就可計算出行星的大小。
人類的專職星探
不過,每顆行星需要至少觀測到3次“淩星”現象才能確定其軌道周期,並確定光線變暗不是由其他某種現象(比如該恒星上的耀斑)造成的。如果潛在的行星軌道周期很短(幾天或幾周),則意味著它距其母星非常近;而軌道周期很長(幾年),則意味著它更接近於該恒星引力控製範圍的邊緣。距離過近或過遠會使行星上過熱或過冷,無法支持生命的出現。