欧太空望远镜开启系外行星研究新时代

　　作者：赵路，来源：中国科学报

　　欧洲空间局（ESA）将首次发射一架系外行星望远镜，该望远镜将对太阳系外的数百颗已知天体进行详细研究。天文学家说，这项任务预示着从设计用来发现此类行星的项目（目前已经发现了约 4000 颗系外行星）向旨在详细了解它们的项目的转变。

　　这颗重达 300 公斤、耗资 5000 万欧元（5500 万美元）的宇宙飞船名为“CHEOPS”（描述太阳系外行星卫星），计划于 12 月 17 日由联盟号火箭从法属圭亚那的欧洲库鲁太空港发射升空。该望远镜将被送入距地球表面 700 公里的轨道。在那里，它的主要仪器将不间断地指向地球的黑暗一侧，这样它的太空视野就不会受到阳光的干扰。

　　“我们正从发现这些系外行星转向描述它们的特征。”荷兰诺德维克欧洲空间研究与技术中心项目科学家 Kate Isaak 表示，“有了 CHEOPS，我们就能回答小行星是如何形成的问题了。”

　　通过装备一台单一照相机，CHEOPS 将会仔细观察那些环绕恒星运转的已知系外行星。利用观测恒星亮度变化的凌日法，天文学家将使用 CHEOPS 计算出这些系外行星的大小，并研究其中一些天体的大气，从而为研究不同系外行星的形成和演化提供至关重要的信息。

　　该望远镜将于 2020 年 4 月开始其为期 3.5 年的科学任务，在此期间，它将研究 300 颗至 500 颗系外行星。

　　30 年前，天文学家利用地面望远镜发现了第一颗系外行星。从那时起，旨在发现更多新系外行星的太空发射任务已经陆续完成，其中包括 2018 年 11 月退役的美国宇航局（NASA）的开普勒太空望远镜，以及 NASA 于 2018 年 4 月发射的凌日系外行星勘测卫星（TESS）。

　　但 CHEOPS 是第一架专门用来研究系外行星的太空望远镜。已知的系外行星，其目标范围从地球大小的天体到迷你海王星，后者是比冰巨星天王星和海王星略小的气态行星。这其中包括热门的“超级地球”55 Cancri e、一颗被怀疑是巨型冰行星的 HD 97658b，还有巨大的气行星 KELT-9b——它的日间温度超过了 4000 摄氏度。“KELT-9b 实际上是比冷恒星更热的行星。”瑞士日内瓦大学的 CHEOPS 任务科学家 David Ehrenreich 说。

　　CHEOPS 是未来几年将启动的有助于详细研究系外行星的几项任务中的第一项。NASA 的詹姆斯·韦伯太空望远镜定于本世纪 20 年代发射，它将利用其巨大的镜面，以光谱中的红外部分探测遥远的宇宙，并将成为研究遥远天体大气的一件强大工具。

　　2028 年，ESA 将发射大气遥感红外系外行星大调查卫星（ARIEL）。该项目将用红外线研究大约 1000 颗系外行星的大气层，找出它们的组成和演化过程。

　　“现在，探测系外行星已成为常态。”ARIEL 研究团队成员、英国卡迪夫大学天文学家 Matt Griffin 说，“但我们需要进入一个新时代，在这个时代，我们将开始描述和测量它们的详细属性。”

　　“在过去的 25 年里，研究系外行星已经成为天体物理学中最热门的话题之一。”Ehrenreich 说，“所以科学界对此非常兴奋。”