极大望远镜在比邻星上能看到什么
比邻星B是距离地球最近的系外行星。这是一个与地球质量相当的世界,位于距离地球仅4光年的红矮星的宜居带内。它接收了地球从太阳获得的大约65%的能量,并且根据它的进化历史,它可能拥有海洋和富含氧气的大气。
我们最近的邻居可能蕴藏着生命,也可能是一块干燥的岩石,但它是寻找外星生命的绝佳目标。只有一个问题。我们常用的检测生物特征的方法不适用于比邻星B。
大多数系外行星都是通过凌日法发现的,从我们的角度来看,行星定期从其恒星前面经过。我们看到恒星亮度反复下降,就知道这颗行星就在那里。对于凌日系外行星,我们可以寻找行星凌日时恒星光谱的变化。
一些星光穿过系外行星的大气层,一些波长被大气层吸收。通过观察吸收模式,我们可以对不同的分子进行指纹识别。这就是我们检测系外行星大气中水、二氧化碳和其他分子存在的方法。
但比邻星B并不是一颗凌日行星。它是通过一种称为多普勒光谱的不同方法发现的。当我们观察比邻星发出的光时,我们可以看到它的光谱随着时间的推移略有红移和蓝移。比邻星B的引力使恒星轻微晃动。所以我们知道这颗系外行星在那里,并且对它的大小和质量有一个很好的了解,但由于它没有经过它的恒星,我们无法观察到它的大气吸收光谱。
但发布在arXiv预印本服务器上的一项新研究认为,我们可以通过另一种方式找到生命,即利用地球大气层的星光反射。原则上这个想法很简单。与其寻找直接穿过大气层的光,不如寻找直接从地球反射的光。我们已经对火星和外行星等不经过太阳的行星进行了这种操作,因此我们也可以对系外行星进行这种操作。
问题是,与恒星本身的辐射相比,行星反射的星光很小。检测行星的反射光就像捕捉聚光灯边缘附近飞舞的萤火虫的光一样。因此天文学家使用掩模来遮挡恒星的中心光辉并观察其行星家族。我们这样做是为了直接观察绕恒星运行的大型气体行星,而不是地球大小的世界。
在这项工作中,作者研究了目前在智利北部建造的极大望远镜(ELT)的潜力。具体来说,他们考虑了高角分辨率单片光学和近红外积分场光谱仪(HARMONI),它将能够在ELT上捕获高分辨率光谱。该团队利用掩蔽效应捕获系外行星的光线,模拟了对半人马座比邻星的观测。HARMONI是否有可能捕获足够的高分辨率数据来发现生物分子?
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