天文學(xué)家有7種方法“看見”系外行星

編者按：2023年5月起，“學(xué)習(xí)強(qiáng)國”學(xué)習(xí)平臺與中國科學(xué)報社聯(lián)合發(fā)起“科學(xué)家回信”活動，邀請廣大讀者向自己心中向往尊敬的科學(xué)家提問。在此，我們挑選了讀者盧俊宇的提問，回答者是中國科學(xué)院國家天文臺研究員、中國科學(xué)院大學(xué)空天學(xué)院博士生導(dǎo)師平勁松。

盧俊宇的問題是：既然宇宙中的天體距離這么遠(yuǎn)，地球上的天文臺拍攝的精度也有限，我們是如何判斷地外行星的呢？下面，我們就來看看平勁松叔叔的回答吧！

幾乎同時出生的恒星和行星

那行星是如何誕生的呢？

行星是和恒星相伴而生，一般認(rèn)為，行星是恒星系統(tǒng)誕生初期，由系統(tǒng)外圍的塵埃和分子云物質(zhì)通過引力生成的。引力作用下收縮的星云成為一個原始的行星盤。星盤中心部分的物質(zhì)形成了高溫、高密度的恒星。行星盤物質(zhì)在塵埃和氣體的引力相互吸引下，逐漸凝聚形成星子或行星。普遍存在的恒星—行星系統(tǒng)中，恒星燃燒自身發(fā)光，繞轉(zhuǎn)的行星通常主要反射來自中心恒星的光。

行星怎么運行？

太陽系里面的行星是圍繞太陽運行的，且通常是嚴(yán)格遵循牛頓定律和開普勒定律的。如果看見某個行星類型的天體運動特征不符合太陽系內(nèi)牛頓定律和開普勒定律，就可以判斷其來自太陽系外。

天文學(xué)家已經(jīng)觀測到數(shù)千顆太陽系外行星。這些系外行星大多是類木星行星或巨行星，它們大多圍繞特定的恒星公轉(zhuǎn)，很多超過木星質(zhì)量。另外，還零星地有一些行星并沒有圍繞一個恒星公轉(zhuǎn)，而是在宇宙中流浪，成為星際行星。

如何“看見”行星

因為距離太遠(yuǎn)、本身主要反射來自中心恒星發(fā)出來的光，導(dǎo)致系外行星的亮度不能或難以被地面或天上的望遠(yuǎn)鏡感知到，即“看不見”。目前能找到的系外行星，基于以上行星形成的通常假設(shè)：恒星形成的同時，附帶有行星形成。這樣在觀測恒星時，就會受到其周圍行星的干擾：行星質(zhì)量太大導(dǎo)致恒星位置的空間晃動、行星恰好位于恒星和地球之間導(dǎo)致恒星亮度被抑制、恒星發(fā)出的光譜出現(xiàn)了與行星牛頓運動一致的吸收光譜和多普勒頻偏等。