宇宙如此大,天文学家是如何寻找类地星球的?
我们都知道宇宙很大,但并不知道到底有多大。
可观测宇宙直径达到了930亿光年,我们无法想象这个数字到底是什么概念。更不可思议的是,可观测宇宙外面是什么?
我们不知道,可能永远也不知道,因为宇宙一直在超光速膨胀,那里的信息永远不会到达地球。但可以预见的是,可观测宇宙外面仍旧会是宇宙。
我们暂且只讨论可观测宇宙,那里拥有上千亿个星系,我们的银河系在浩瀚宇宙面前也渺小如同尘埃。而每个星系都拥有上千亿个恒星系统。
如此看来,宇宙大到超乎我们想象。那么在数量众多,距离如此遥远的天体里面,天文学家们是如何寻找类地行星的呢?
有人可能会说,用强大的天文望远镜不行吗?
我只能说,你太小瞧宇宙的浩瀚和人类的渺小了,残酷的事实是:即便是地球上最强大的天文望远镜也看不到任何系外行星,也就是太阳系之外的行星!如果连行星都看不到,更谈不上寻找类地行星了。
为什么?主要有两个原因。一是距离太远了,而是行星在母星也就是恒星强大光芒的衬托下实在太暗淡了。
你可能会说:天文学家们在上世纪90年代不是就发现很多系外行星了吗?
的确如此,但发现的系外行星都是通过间接方式发现的,人类从来没有真正看到过任何系外行星。那么,天文学家们到底是如何间接寻找系外行星的呢?主要通过以下三种方式。
第一,利用恒星和行星系统的运动关系判断行星的存在和相关参数,具体来讲是通过恒星的晃动来寻找行星。
拿我们的太阳和地球举例说明。我们都知道,地球围绕太阳公转,其实这种观点并不严谨,准确来讲,太阳和地球围绕着系统的质心一起公转,只不过太阳质量比地球质量大得太多了,结果就是系统的质心几乎与太阳的中心重合,所以看起来就好像太阳一动不动,地球围绕太阳公转一样。
实际上,恒星也会出现微小的晃动,而且,行星的质量越大,恒星的晃动就会越明显越剧烈。于是,天文学家们可以通过观察恒星的晃动情况,寻找周围的行星,毕竟恒星的质量,亮度,体积通常都会比行星大很多,更容易被观察到。
第二,通过多普勒效应寻找系外行星。何为多普勒效应?简单说就是红移和蓝移现象。当朝着地球方向运动时,光的波长会变短,发生蓝移。相反,当恒星远离地球时,就会发生红移。
不过这种方法有较大局限性,只能寻找较大质量的行星,基本上都是气态巨行星。这也是为什么一开始天文学家们发现的大多数都是气态巨行星。
第三,通过“凌日效应”来寻找系外行星。
何为“凌日效应”?在行星围绕恒星公转过程中,会遮挡住一部分恒星光线,从而造成恒星的亮度稍微降低,通过分析这微小的变化,天文学家们就可以计算出系外行星的某些参数,比如说体积,质量,运行速度等。
不过这种方式也有相当局限性,因为恒星发出的光强度都很强,而行星在恒星面前都很小,所以对恒星的亮度改变其实是很小的,天文学家们需要非常灵敏的仪器才能准确测量出来,这是个巨大的挑战。
以上就是天文学家们寻找系外行星的三种方式,随着人类科技水平的不断提升,相信我们会找到更先进更有效的方法找到更多类地星球。
最近几十年来,天文学家们不断带给我们惊喜,发现了越来越多的系外宜居星球,虽然距离地球都相当遥远,但起码让我们看到了希望,让我们知道,地球并非唯一宜居星球,还有很多宜居星球在等待着人类。
比如说,格利泽581g,距离地球大约20光年,是一颗与地球非常相似的宜居星球,甚至被认为很可能存在智慧生命。
20光年的距离对于如今的人类来讲,确实遥不可及。但相信不远的将来,随着人类科技不断发展,我们一定会派送太空勇士们亲自飞往遥远的宜居星球,去一探究竟,看看那里是否存在生命,甚至智慧生命!
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