（神秘的為實(shí)地球uux.cn）據(jù)美國國家航空航天局科學(xué)編輯團(tuán)隊(duì)：首先是一個(gè)布滿灰塵的磁盤。然后是系外行星“外彗星”的可追蹤軌跡但是15年前的秋天，貝塔皮克托里斯星系拍出了天體物理學(xué)中最具標(biāo)志性的圖像照片之一:一顆行星圍繞另一顆恒星旋轉(zhuǎn)的直接圖像。
這顆年輕明亮的為實(shí)恒星距離我們約63光年，肉眼可見，系外行星幾乎淹沒了行星微弱的圖像光線。當(dāng)天文學(xué)家使用歐洲南方天文臺(tái)的為實(shí)望遠(yuǎn)鏡減去星光時(shí)，這顆行星只剩下一個(gè)很小的系外行星點(diǎn)，幾個(gè)像素。圖像但這足以打開直接成像的為實(shí)新窗口。

這張合成圖像展示了在近紅外光下看到的系外行星β照片星的近距離環(huán)境。系外行星Beta Pictoris b是圖像中心被遮蔽的恒星旁邊的小點(diǎn)。這種非常微弱的為實(shí)環(huán)境是在非常仔細(xì)地減去更亮的恒星暈之后顯現(xiàn)出來的。圖像的系外行星外部顯示了塵埃盤的反射光，這是圖像歐洲南方天文臺(tái)地面望遠(yuǎn)鏡在1996年觀測(cè)到的。新探測(cè)到的源比Pictoris暗1000多倍，與圓盤對(duì)齊，投影距離是地球-太陽距離的8倍。圖像：uux.cn/ESO/A.-M. Lagrange等人。
“在那之后，我知道我想在天文學(xué)領(lǐng)域做什么，”瑪麗·伊戈夫說，她是南加州美國國家航空航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的一名研究人員，專門研究系外行星(圍繞其他恒星的行星)的直接成像。
作為一名大學(xué)生，當(dāng)她第一次看到這顆名為Beta Pictoris b的行星圖像時(shí)，伊戈夫說她被驚呆了。
“嘗試拍攝系外行星，嘗試探測(cè)另一顆行星上的生命是如此令人興奮，”她說。“我被賣了。”
今天，Beta Pictoris系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱Beta Pic，因其周圍塵埃碎片的早期驚人圖像而聞名，并因大量外彗星的證據(jù)而聞名，或在除我們自己以外的恒星系統(tǒng)中檢測(cè)到的彗星。該系統(tǒng)中第二顆行星Beta Pictoris c的發(fā)現(xiàn)在2018年引起了科學(xué)界的極大興奮。
正如一位天文學(xué)家所說，這是一份持續(xù)不斷的禮物。
巴黎天文臺(tái)LESIA的天文學(xué)家安妮-瑪麗·拉格朗日(Anne-Marie Lagrange)說，深入?yún)⑴c該系統(tǒng)早期觀測(cè)的科學(xué)家們進(jìn)行了一場(chǎng)艱苦的斗爭(zhēng)，說服一些同事他們的突破性發(fā)現(xiàn)是真實(shí)的，她一直致力于了解該系統(tǒng)超過30年。
作為一名實(shí)習(xí)生，拉格朗日在20世紀(jì)80年代中期開始了她的Beta Pic工作，就在圓盤圖像引起巨大轟動(dòng)之后。她的研究里程碑之一是在20世紀(jì)80年代末發(fā)現(xiàn)大量氣體團(tuán)塊以高達(dá)每秒200英里(350公里)的速度降落到系統(tǒng)中央恒星的表面。
拉格朗日和她的研究伙伴依靠IUE(國際紫外線探索者)衛(wèi)星的觀測(cè)結(jié)果——她說，這是美國國家航空航天局哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的“祖先”——提出墜落的氣體是由蒸發(fā)的彗星造成的。
“它們是圍繞另一顆恒星[觀察到的]第一批系外彗星，”她說。“一開始，很多人都在嘲笑它。”這些發(fā)現(xiàn)站得住腳，2022年宣布的進(jìn)一步觀察證實(shí)了系外彗星的存在。
有了這項(xiàng)技術(shù)，我們也許能夠回答這個(gè)非常基本的問題:地球之外的宇宙中有生命嗎？"
瑪麗·伊戈夫
南希·格蕾絲·羅曼太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)小組的研究員
在20世紀(jì)90年代中期，依靠最近發(fā)射的哈勃以及越來越復(fù)雜的地面儀器，科學(xué)家們意識(shí)到Pictoris周圍的碎片盤是扭曲的，就像在太陽下放置太久的乙烯基唱片。
計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果表明，這種扭曲是由一顆軌道運(yùn)行的行星引起的引力偏斜。2008年，經(jīng)過長時(shí)間的努力，拉格朗日和她的團(tuán)隊(duì)找到了回報(bào):一張巨大氣態(tài)行星的直接圖像，它如此年輕，從最近形成時(shí)就一直在發(fā)光。
“好消息是，我們10年前就預(yù)測(cè)到了，”她說。
系外行星成像的未來
在探測(cè)系外行星方面，直接成像仍然是一個(gè)相對(duì)次要的角色，它的作用將在未來幾年或幾十年內(nèi)擴(kuò)大，隨著技術(shù)的進(jìn)步，它有望深入了解遙遠(yuǎn)行星的性質(zhì)。但即便如此，一顆行星的每張“圖像”仍將只是少數(shù)幾個(gè)像素。
這聽起來可能令人失望，尤其是在壯觀的科幻電影效果的時(shí)代。如果我們發(fā)現(xiàn)了一顆“類地”行星，我們將看不到大陸和海洋——至少現(xiàn)在還看不到。但是那個(gè)微小的光點(diǎn)將包含大量的信息:行星大氣、云層、溫度的細(xì)節(jié)，甚至可能是某種生命形式的跡象。
通過將來自微小點(diǎn)的光分成一系列顏色，科學(xué)家可以從光譜中找到缺失的線條——當(dāng)星光從大氣或表面反射時(shí)，被行星大氣中的分子吸收的光線片段。缺失的切片對(duì)應(yīng)于行星大氣中的特定氣體和分子，這是一種被稱為光譜學(xué)的檢測(cè)方法。
美國國家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)在使用機(jī)載光譜儀梳理系外行星大氣的成分。在未來幾年，該機(jī)構(gòu)的南希·格雷斯·羅曼太空望遠(yuǎn)鏡將于2027年5月發(fā)射，旨在研究成熟的木星大小的系外行星的多云大氣。“可居住世界天文臺(tái)”是一個(gè)目前處于早期規(guī)劃階段的任務(wù)概念，預(yù)計(jì)將完善這項(xiàng)技術(shù)，測(cè)量像我們這樣的小型巖石行星的大氣成分，所有這些都來自直接成像的系外行星的小點(diǎn)。
Ygouf是羅馬望遠(yuǎn)鏡coronagraph儀器項(xiàng)目科學(xué)團(tuán)隊(duì)的一部分，該儀器將阻擋來自母星的眩光，以便可以檢測(cè)到來自其行星的光。該儀器旨在進(jìn)行技術(shù)演示，包括兩個(gè)柔性鏡子，以糾正儀器和望遠(yuǎn)鏡本身造成的光線扭曲。
她說，Beta Pictoris的直接成像技術(shù)有朝一日可能會(huì)解開一個(gè)終極謎團(tuán)。
“有了這項(xiàng)技術(shù)，我們也許能夠回答這個(gè)非常基本的問題:地球以外的宇宙中有沒有生命？”她說。“令人驚訝的是，不可思議的是，從幾個(gè)像素點(diǎn)我們就能了解一顆行星的許多信息:這些行星是類地還是氣態(tài)的，它們是否有大氣層。如果做得好的話，將來我們也許能繪制出這些行星的漂亮地圖，看到潛在的云層。它可能只有幾個(gè)像素，但你可以從中獲得如此多的信息。”

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