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天文学家利用金星凌日寻找太阳系以外的行星

http://www.sina.com.cn 2004年06月08日 13:53 新浪科技

  新浪科技讯 据《新科学家》报道,本周二,“金星凌日”现象再次出现,这也是这种天文奇观自1882年以来首次出现,寻找太阳系以外行星的科学家将充分这次机会绝佳的机会。

  目前为止,天文学家已经发现了大约120颗绕恒星轨道运转的行星。而其中3颗已经显现出来,原因是在“金星凌日”时,这3颗行星使恒星的光由明变暗,天文学家可以从中了
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解到行星质量的信息。而预计于2007年发射的美国宇航局“开普勒号”金星探测器等未来太空任务的目标就是寻找许多像行星穿越与太阳质量大小相似的10万颗恒星的现象。

  尽管“金星凌日”的出现仅使太阳光暗淡千分之一,但天文学家希望搜集到的数据有助于他们将来搜寻太阳系以外的行星。华盛顿特区卡内基研究院制作太阳系以外行星大气模型的研究人员萨拉·希格尔表示:“太阳系以外的行星在所有的天体中非常独特。”

  “金星凌日”出现时,希格尔的同事丹·基塞曼将会在加那利群岛使用瑞典人制造的一米长的太阳望远镜,寻找金星大气中的二氧化碳。金星大气的成分97%都是二氧化碳,希格尔表示:“我们设计的实验将探测一些我们已知的东西,如果我们想破解太阳系以外行星的秘密,那么我要确信这些模型是否正确。”希格尔的研究小组还将寻找金星大气中是否存在钠或钾等金属元素。这些元素--陨星燃烧后的残骸--在地球高层大气(对流层以上的高层大气部分)中漂浮着,但科学家从未在金星上发现过这些元素。希格尔希望通过太阳的逆光,有可能揭示钠或钾等元素微弱的吸收信号。

  在美国的亚利桑那州,当金星穿越太阳时,那里的太阳还没升起,但亚利桑那大学的格伦·施耐德博士已经设计了一个观测此次天文奇观的创造性的方法。他将通过观测月球反射过来的阳光寻找金星穿越太阳时由明变暗的全过程,同时在“金星凌日”现象出现的大约6个小时内观测太阳光谱是如何改变的。在太阳旋转和多普勒效应的影响下,当太阳朝向地球一侧时太阳光的波长会变得比较蓝,在太阳朝向另一侧时,太阳光的波长又会变得比较红。因此,在金星慢慢在太阳圆盘上移动时,光谱的不同部分就会被遮住。

  希格尔告诉《新科学家》说:“为了以后有助于寻找太阳系以外的行星,我们需要辨别一件事,那就是金星是否按太阳旋转的方向移动。太阳系以外的行星已经多次让我们感到吃惊,我们总想证明这些显而易见的观点是否正确。如果金星按太阳旋转方向的相反方向移动,这将意味着会发生巨大的碰撞。”

  尽管“金星凌日”现在已经是“古老”的有关天文现象的新闻,但它们仍旧是天文学领域最热门的话题之一。之所以这么说,其中呈个重要原因正是天文学家可以利用这一现象寻找太阳以外的行星。即将到来的"金星凌日"有可能在此过程中发挥关键作用。

  众所周知,恒星在绕它们轨道旋转的行星的引力作用下会来回摇摆,天文学家正是通过寻找这些摇摆的恒星,发现了数十颗绕恒星旋转的行星。但这种间接方法所造成的问题是你无法从中知道你已发现的行星的太多信息,特别是行星的直径和成分仍旧是个未知数。

  正如从地球上看,如果行星的轨道差不多在慢慢移动的时候,那就表明行星将穿越它的母恒星。尽管恒星非常遥远(即使距离地球最近的恒星也是如此),天文学家无法看到绕这颗恒星旋转的行星,但他们可以观测到障碍物所引起的星光中的点。从这个点的大小,他们可以推断出这颗行星的直径。2000年,天文学家在一颗叫HD 209458恒星的周围发现了一颗与木星一样大小的行星,这也是天文学家首次通过这种方式发现行星的大小。

  下一步就是分析行星大气的成分。天文学家通过观测“金星凌日”时出现的不同颜色,实现他们的这一目的。每种原子或分子都会吸收特定的颜色。比如,钠就喜欢吸收橙黄色。如果大气中有钠,那么在行星穿越恒星时,天文学家就会发现一点橙黄色。事实上,天文学家发现的钠的量往往要比行星大气模型预测的少。这有可能是个重大发现,否则只能说明行星大气模型出现了错误。所以,这次"金星凌日"就是验证这些模型是否准确的一个机会。由于我们已经知道了金星大气的成分,通过观测金星,这一问题就迎刃而解。

  “金星凌日”非常罕见,每243年左右才出现4次。在此之前,天文学家只观测到5次“金星凌日”现象,尽管如此,天文学家还借这些机会发现了金星的大气,并计算出地球与太阳之间的距离(日地距离)。下一次“金星凌日”将会在2012年出现,而再一次就要等到2117年了。今年,TRACE和SOHO卫星将从太空对此次“金星凌日”全过程照相,欧洲、非洲和亚洲的观测者从地球上观测到的此次"金星凌日"现象的时间最长,南美洲和北美洲西部的观测者将观测到这次现象的一部分,时间大约是在日出时分。而东亚和澳大利亚的观测者也将观测到一部分,时间则是在日落时分。眼科专家建议,人们在观测太阳时应该使用防阳光的滤光器,以避免眼睛受到伤害。 (编译/杨孝文)


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