如何观测系外行星（寻找系外行星的方法）

银河系里有很多流氓星球，像幽灵一样在银河系里游荡？是啊！宇宙中可能到处都是流氓星球，我们甚至都不知道。 从我们自己的行星系统，大家可以认识到，我们银河系的行星数量远远超过我们银河系的数千亿颗恒星。 但你可能想不到，相比天文学界观测到的数千亿颗恒星，目前只发现了2000颗左右的系外行星，而且是太阳系附近的非流氓行星。 相比之下，它很小。 原因是什么？其实想想也有道理。 主要是因为行星比宿主恒星暗得多，小得多，大部分无法直接观测到，所以很难找到。 因此，一般来说，天文学界都是采用间接的方法来寻找系外行星:即行星的存在会改变宿主恒星的一些观测性质，通过观测这种变化，可以获得有关行星的一些信息。 目前，这些系外行星主要通过以下两种方法发现 第一种方法，恒星振荡观察法。 众所周知，大部分行星都是自转的，但它们也是以椭圆轨道周期性地围绕恒星运动。 这时，人们普遍误认为小质量天体围绕大质量天体旋转。 事实上，它们围绕着一个共同的质心运行。 比如木星和太阳的结合，质心不在太阳的中心。 如果两颗质量相近的恒星围绕对方旋转，那么两颗恒星运动轨迹的位移会更明显。 当这类恒星相互公转时，恒星发出的光谱会有“多普勒频移”。通过分析光谱频移，我们可以计算出行星的运动速度，进而计算出它的质量。 依靠这种方法的原理，通过长时间观察宿主恒星的微弱位移，就可以估算出恒星附近是否存在行星。 但这种方法只能找到相距不远的恒星，行星和宿主恒星的质量相差不能太大。 换句话说，就像外星人在远处观察太阳系一样。他们最多只能找到木星，其他星球很难找到。 综上所述，行星对恒星的运动必然会产生各种影响。从地球上观测这些地外恒星时，它们的一些天文性质会发生微小的变化，比如亮度、速度、光谱等。 通过观察这些变化，我们可以间接确定行星的存在，甚至可以确认系外行星本身的一些恒星数据。 这就是恒星摆动观测法，也是目前非常有效的方法。许多系外行星都是用这种方法发现的。 第二种方法，行星凌日观测。 通过观察“凌日”现象，发现了行星。 “凌日”现象是指观测恒星时，观测者可以看到恒星的“主体”上有黑点掩盖其运动，或者发现恒星的亮度发生了变化。 行星凌日现象是我们太阳系的一个现成例子。 比如在地球形成的轨道内，大家熟悉的水星凌日或者金星凌日就是这样的天文现象。 天文学家会用同样的方法观察其他地外太阳系，从而间接找到行星。 但是没我想的那么容易。 恒星往往非常明亮，即使系外行星“过境”，也可以从远处直接观测到，就像蚂蚁爬过太阳只会被恒星的“光芒”吞没。 这个时候，为了看到这颗行星，科学家会利用天文工具消除宿主恒星耀眼的光芒。 但这种方法只能看到轨道基本在地球和宿主星之间的直线上的行星，因为只有这样观测者才能目睹“凌日” 你稍微想一想就会知道，通过这种方式可以发现的行星数量是非常有限的。 此外，还有其他方法，如引力透镜法、恒星亮度变化法等。，但都是主要甚至间接通过观测恒星来证实的，因为行星的存在必然会影响恒星。 因此，到目前为止，很清楚为什么在太阳系附近只发现了几千颗系外行星。 回到新发现的70多颗流氓行星，情况完全不同。 流氓行星是一组更难以捉摸的天体，其中许多行星的质量与太阳系中的行星相同。 但它们不受任何宿主星引力的束缚，独自游荡在Tai 空 遗憾的是，到目前为止，科学界还不知道像银河系这样的行星有多少。 因为与寻找有宿主恒星的行星相比，寻找流氓行星的方法和手段更加有限。 有意思的是，想办法正好反过来，没有间接的方法。 为了发现和寻找更多的流氓行星，一个外国科学家团队跟踪并使用了欧洲南方天文台和Tai 空的一些望远镜大约20年的数据，仔细测量了地球天空中数千万个光源空的微小运动、颜色和亮度。最后，经过多年的分析，他们能够识别出这些观测区域中极其微弱的流氓行星。 他们公布的结果显示，在银河系中发现了至少70颗新的流氓行星，这是迄今为止发现的最大的流氓行星群。 具体是怎么发现的？如上所述，流氓行星距离能够照亮它们的恒星非常远，通常无法间接观测到它们。 所以研究小组利用了一个规律(本质上是人类技术有限的结果)，即有些行星在形成后的几百万年里仍然很热，就像早期的地球一样，这时它们可以被大型望远镜上的敏感相机直接探测到。 该团队在天蝎座和蛇夫座太阳附近的恒星形成区发现了至少70颗质量与木星相同的流氓行星。 基于这样的数据和比例，研究人员可以估计出这些物体在整个星系中的普遍程度:可能有多达数十亿颗巨大的自由漂浮行星在星系中漫游，而不受其宿主恒星的控制。 至于是什么天体的运行机制和物理造成的，现在还不得而知。 常见的解释是，它们可能是由气体云坍缩形成的，但太小，无法形成恒星；也可能是因为碰撞被某种天体效应踢出了母星。 但是，即使找到了，由于望远镜下的这些流氓星球信号非常微弱，人类现有的设施几乎无法对其进行研究。 这个团队的研究人员只能希望，在未来，通过欧洲天文台即将推出的欧洲最大望远镜(E-ELT)进行更详细的研究，以便解决这些流氓行星的谜团。 另外，不能使用间接检测法的尴尬如下。 这种不用参照物直接观测的方法，不仅可以测量出被探测物体的质量，还可以根据行星的亮度增加观测到的流氓行星数量的上限。 然而，亮度与行星本身的年龄有关。行星年龄越大，冷却和亮度降低的时间越长，越暗淡，直到看不见为止，像幽灵一样。 换句话说，误差相当大。 考虑到这个观测区域宇宙年龄的不确定性，科学家这次到达的流浪行星数量落在70到170之间。 这张照片画出了115颗可能的流浪恒星的位置(红色圆圈)，但实际数量仍取决于研究区域的假设年龄，因此图中的流浪行星数量是团队在中年条件下假设的数量。 总的来说，流氓行星的研究确实有助于揭开宇宙中天体形成和运行的一些机制，也可以帮助人类预警是否会遭受幽灵般的突然入侵。 毕竟这个体积不同于小行星，人类很难靠核弹有所作为。 但为了将来研究行星，我们人类最关心的是那些有母星可能宜居的地外行星。 当然，我们不会考虑一颗地狱级别的行星在几个小时内围绕其母星运行。 和彗星轨道非常相似的行星，近的时候超级热，远的时候冰冻千里，我们是不会考虑的。 但无论如何，孤独的流氓星球是绝对不考虑的。