NASA 的系外行星搜寻太空望远镜需要您的帮助来寻找新世界

公民科学沙龙是 Discover 和 SciStarter.Org 的合作项目。

NASA 正在招募公民科学志愿者，帮助天文学家从其一台太空望远镜的观测数据中发现隐藏的系外行星。

两个公民科学项目——TESS 行星猎人和行星巡逻队 (Planet Patrol)——正在邀请用户帮助筛选 NASA 凌日系外行星巡天卫星 (TESS) 的图像，并将潜在的系外行星信号与行星伪装者区分开来。与此同时，另一个名为系外行星观测 (Exoplanet Watch) 的项目正在招募业余天文学家，利用自家的望远镜对新的行星发现进行后续观测。

这是一个志愿者在天文学系外行星淘金热中发挥重要作用的机会，几十年来已经发现了数千个这样的世界。这些项目将在 5 月 21 日举行的一场名为行星盛会 (Planet Palooza) 的活动中作为一部分进行展示，该活动是即将举行的公民科学大会 (CitSciCon) 的一部分，由 NASA、SciStarter 和公民科学协会共同举办。活动将由“坏天文学家”Phil Plait 主持。

NASA 的 TESS 任务

2018 年，NASA 发射了 TESS，作为下一代太空望远镜，旨在寻找地球的宇宙邻居。该任务是 NASA 标志性开普勒航天器（发现了超过 5,000 颗潜在系外行星）的继任者。

与前身一样，TESS 的任务是通过观测 200,000 多颗明亮、附近的恒星的亮度下降来发现新的外星世界。天文学家称这些亮度下降为“凌日”。在其最初的两年任务中，TESS 成功拍摄了几乎整个夜空，并确认了近 100 颗新的系外行星。由于巧妙的算法和先进的硬件，这台太空望远镜还发现了数千颗潜在的系外行星候选者。但是，确认这些候选者并不容易。

最初的行星候选者是由一个扫描 TESS 图像的算法发现的。然后，天文学家会启用第二个非常有效的算法来确认第一个程序的結果。但即使是这些最先进的计算机程序有时也会出错，留下大量需要手动确认的潜在系外行星。

“对于 TESS 来说，现在需要查看的目标数量达到数百万，即使运行了筛选软件，数量仍然是数百万，”NASA 天文学家兼公民科学官 Marc Kuchner 说道。

数百万目标中的大多数根本不是系外行星。但 NASA 仍然需要进行基本分析，以确定它们是噪声、双星还是其他更感兴趣的东西。天文学家无法独自处理如此庞大的任务，因此公民科学家挺身而出承担这项工作。

天文学中的公民科学

如今，在天文学领域寻求公民科学志愿者的帮助并不罕见。现代天文巡天项目通常使用计算机算法来发现其海量图像数据库中的新天体。但天文学家知道，计算机并非无所不能。而且，在识别新行星方面，人脑通常仍然比计算机更胜一筹。

“我们目前获得天文学数据集极其庞大，”Kuchner 说道，他还参与了行星巡逻队项目。“公民科学家已经发现了已知彗星的一半和大多数长周期系外行星。他们正在不断取得发现。我认为天文学项目正意识到，他们需要与公民科学社区合作，才能充分利用其数据科学。”

公民科学家已经帮助发现了数百颗新的系外行星、数千颗褐矮星，以及其他奇特的天体，例如胡子星 (Boyajian’s star)。

TESS 行星猎人项目的志愿者已经对天文物体进行了超过 250,000 次分类。迄今为止，约有 5,000 名行星巡逻队志愿者已经进行了超过 400,000 次图像分类。事实上，他们已经分析了该项目上传的所有数据，因此研究人员正在上传新图像以供分析。

在行星巡逻队项目中，用户被要求查看图像并应用一些基本分类，例如图像中心是否有亮点，是否有多个亮点，或者是否没有清晰界定的亮点。

“我们的自动算法的正确率约为 90%，”行星巡逻队的项目负责人 Veselin Kostov 说道，他同时也是 NASA 戈达德太空飞行中心和SETI研究所的研究员。“[但是] 有时，它们在处理微弱信号时会遇到困难。”

据 Kostov 称，算法可能会被假阳性干扰，假阳性看起来像系外行星的信号，但实际上是其他自然现象。常见的混淆来源包括恒星食和掩星，即一颗恒星从另一颗恒星前方经过，以及仪器瑕疵。

业余天文学家搜寻系外行星

到 TESS 任务结束时，NASA 预计这台太空望远镜将发现数千颗相对靠近地球的已确认系外行星。其中，预计有约 300 颗是地球大小或稍大的系外行星。然后，在未来几年詹姆斯·韦伯太空望远镜发射后，它将对这些发现进行更详细的跟进，让天文学家对可能与地球相似的其他世界获得前所未有的洞察。

“TESS 科学的黄金时代尚未到来，”Kuchner 说道。“主要目标是让 JWST 对这些行星进行后续观测。我认为这将真正从这些 TESS 系外行星中挖掘出最多的科学价值。每一颗行星都非常有意思，因为它离我们很近——通常它们位于你听说过的星系中。”

开普勒太空望远镜发现的典型行星可能距离数千光年，而 TESS 发现的行星可能只有 100 光年。这种接近性意味着 JWST 将能够查看这些世界的化学指纹，包括它们的大气层，寻找潜在的生命迹象。因此，由行星巡逻队用户发现的一个世界，最终可能会被天文学家很快地进行更详细的研究。

系外行星观测项目还希望让后续观测系外行星候选者变得更容易。这个 NASA 公民科学项目最初旨在让业余天文学家以及学院和大学用小型望远镜观测凌日系外行星。公民科学家观测自己的系外行星，分析并上传自己的数据，然后上传到美国变星观测者协会，以便与天文学家共享。

这些小型望远镜的观测可以精确确定行星的轨道，然后有助于研究人员更好地计算行星的大小。除了确认和发现新的系外行星外，这些观测还可以更有效地利用 JWST 等昂贵的太空望远镜的时间。

虽然帮助发现整个行星的机会似乎是参与的足够动力，但 Kuchner 表示，根据他的经验，公民科学家常常受到他们最初未曾预料到的好处的激励而继续前进。

“当人们遇到从事科学的新朋友时，他们的生活就会发生改变，”Kuchner 说道。“他们会意识到自己不是唯一对此感兴趣的人。还有其他人与他们一样。然后，他们做出第一个发现，他们就能成为这项事业的一部分。”

想要参与行星搜寻行动的志愿者可以收听 5 月 21 日的行星盛会，观看 TESS 行星猎人项目的演示。NASA 项目科学家还将出席解答问题。