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系外行星是如何被发现的?

太阳系外的系外行星几乎不可见。那么,天文学家是如何发现它们的呢?

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这张艺术概念图显示了一颗名为HD 219134b 的岩石行星在凌星时形成的轮廓。图片来源:NASA/JPL-Caltech

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系外行星,根据定义,存在于我们的太阳系之外,围绕其他恒星运行。这意味着它们离我们非常遥远。即使是像哈勃这样的顶级望远镜,也无法观测到太阳系外像行星一样小的天体。即使是在我们自己的太阳系中,从地球轨道观察海王星,也只是一个模糊的蓝色球体。

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因此,太阳系外的行星几乎不可见。然而,行星可以并且确实以可测量的形式影响它们的恒星,这就是天文学家发现它们的方式。

两种最常用的方法是凌星法——闪烁法——或者多普勒位移法——摆动法。

当行星围绕其恒星运行时,行星有时会穿过它和地球之间。这种穿过被称为凌星,当它发生时,行星会遮挡恒星的一小部分光。这可能只是光线的百分之一以下,但对于特殊的望远镜来说,这已经足够了。如果这颗恒星以规律的周期性模式闪烁,那就告诉天文学家有一颗行星围绕它运行——以及行星的大小(宽度)和它的轨道大小。

在摆动法中,天文学家依赖于这样一个事实:就像恒星拉动它们的行星以使它们保持在轨道上一样,行星也会拉动它们的恒星。因此,当行星绕行时,它的恒星会非常轻微地前后摆动。这种摆动通常太小而无法在图像中看到,但它会显示为恒星光谱(颜色)中的摆动。再次,天文学家寻找这种摆动的模式,这告诉他们行星的质量有多大以及它离恒星有多远。


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