| 词条 | 开普勒望远镜 |
| 释义 | § 概述 开普勒望远镜，主体大致呈圆筒状，直径2.7米，长4.7米。携带的光度计装备有直径为95厘米的透镜，还装备有95兆像素的CCD感光设备。它具有极其灵敏的观测能力，在太空中可以发现地球上晚间一盏普通灯被关闭的光线变化。 § 命名 开普勒以生活在16世纪至17世纪的德国天文学家约翰内斯·开普勒（Johannes Kepler，1571-1630）的名字命名。他发现了著名的“开普勒行星运动三定律。 1600年，开普勒到布拉格担任第谷·布拉赫的助手。1601年第谷去世后，他继承了第谷的事业，利用第谷多年积累的观测资料，仔细分析研究，发现了行星沿椭圆轨道运行，并且提出行星运动三定律（即开普勒定律），为牛顿发现万有引力定律打下了基础。在第谷的工作基础上，开普勒经过大量的计算，编制成《鲁道夫星表》，表中列出了1005颗恒星的位置。这个星表比其他星表要精确得多，因此直到十八世纪中叶，《鲁道夫星表》仍然被天文学家和航海家们视为珍宝，它的形式几乎没有改变地保留到今天。 开普勒主要著作有《宇宙的神秘》、《光学》、《宇宙和谐论》、《哥白尼天文学概要》、《彗星论》和《稀奇的1631年天象》等。其中，在《宇宙和谐论》中，开普勒找到了最简单的世界体系，只需7个椭圆就可以描述天体运动的体系了； 在《彗星论》中，他指出彗星的尾巴总是背着太阳，是因为太阳排斥彗头的物质造成的，这是距今半个世纪以前对辐射压力存在的正确预言；此外，开普勒还发现了大气折射的近似定律。为了纪念开普勒的功绩，国际天文学联合会决定将1134号小行星命名为开普勒小行星，为天文学发展做出巨大贡献。 § 工作原理 原理由两个凸透镜构成。由于两者之间有一个实像，可方便的安装分划板，并且各种性能优良，所以目前军用望远镜，小型天文望远镜等专业级的望远镜都采用此种结构。但这种结构成像是倒立的，所以要在中间增加正像系统。 正像系统分为两类：棱镜正像系统和透镜正像系统。我们常见的前宽后窄的典型双筒望远镜既采用了双直角棱镜正像系统。这种系统的优点是在正像的同时将光轴两次折叠，从而大大减小了望远镜的体积和重量。透镜正像系统采用一组复杂的透镜来将像倒转，成本较高，但俄罗斯20×50三节伸缩古典型单筒望远镜既采用设计精良的透镜正像系统。 § 结构特点 1、开普勒望远镜是世界是第一个真正能发现类地行星的太空任务，它将发现宜居住区围绕像我们太阳似的恒星运转的行星。水是生命之本，此宜居住区得是恒星周围适合于水存在的一片温度适宜的区域，在这种温度下的行星表面可能会有水池存在。 2、在开普勒望远镜三年半多的任务结束之前，它将让我们更好地了解其它类地行星在人类银河系到底是多还是少。这将是回答一个长久问题的关键一步。 3、开普勒望远镜通过发现恒星亮度周期性变暗来探测太阳系外行星。 当人类从地球上某个位置来观察天空时，如果有行星经过其母恒星的前面，就能发现此行星会导致其母恒星亮度稍微变暗。开普勒望远镜更能洞悉这一情况。 4、开普勒望远具有太空最大的照相机，有一个95兆像素的电荷偶合器（CCD）阵列，这就像日常使用的数码相机中的CCD一样。 5、开普勒望远镜如此强大，以至于它从太空观察地球时，能发现居住在小镇上的人在夜里关掉他家的门廊。 § 轨道 开普勒望远镜 将绕太阳飞行，其运行轨道和地球轨道基本重合，要实现连续的观测要求开普勒光度计的视场在黄道平面之外，这 样才能不被太阳或月球周期性遮挡。周期为372.5天的地球拖尾日心轨道德尔塔-2运载火箭的能力之内最大可能地避开太阳、地球以及月球的干扰。在这条轨道上，飞船缓慢驶离地球，四年后距离(地球)0.5AU。这项任务的通信和导航是由美国宇航局的太空跟踪网提供。 这条轨道的另一优势是它很少干扰飞船的力矩，因而形成非常稳定的指向姿态。不同于在地球轨道上，此轨道上飞行不存在因重力梯度、磁矩或大气阻力而产生的力矩。 最大的外力矩是由太阳压力所致。这条轨道还避免了与地球轨道相关的高辐射量，但偶尔也会遭受太阳耀斑的辐射。 § 研究成果 “开普勒”望远镜试图通过行星穿越其恒星时星光亮度减退寻找系外行星。这台望远镜于2009年3月发射，设计寿命至少三年半，在投入使用的头6周就发现了5颗新行星。每颗行星的存在后来都经由一种名为径向速度(radial velocity)的方法得到了确认。这种方法主要是探测绕恒星飞行的行星引力对恒星轨道产生的晃动。 博鲁奇表示，径向速度观测法可“媲美”开普勒望远镜的数据，“完全证实行星的存在”。拉夫林则补充说，综合两方面的数据可以在寻找行星的努力中形成一种“真正有价值的条件”。这是因为，每种方法不仅有助于相互验证对方的对错，还提供了不同类型的信息，从而建立对外星球更全面的认识。 例如，径向速度可以提供行星质量和轨道的详细信息，而穿越则能揭示行星相对于其恒星的大小。天文学家可借此了解到行星的密度。拉夫林指出，像“开普勒”这样的寻找行星任务向我们全面展示了系外行星的密度。举例说，一些质量最大的系外行星因迄今尚未得到解释的热源而出人意料地变得“肿胀”起来。 有望发现更多行星 “开普勒”任务科学家迪米塔-萨塞洛夫(Dimitar Sasselov)以“开普勒5b”为例来说明这一点，这颗行星质量超过木星，但密度远比水小。拉夫林说：“这好像就是一支足球队。你可能猜测它们全部是250至300磅(约合113至136公斤)重，所以，当你发现其中一些只有25磅(约合11公斤)时，当然会大吃一惊。” 事实上，“开普勒”望远镜头几个月的数据包含了数百颗潜在行星，虽然迄今只有5颗行星得到了确认。随着未来几年天文学家具备可确认更多行星存在的能力，“开普勒”任务小组可能会宣布更多的新发现。拉夫林表示，“开普勒”任务科学家还需要几年时间才能确定是否在恒星适居区发现地球大小的新世界。 这是因为，相比木星距其恒星的距离，在距其恒星合适距离飞行的行星会更远，所以完成绕其恒星运行一圈需要更长时间，从而使得穿越更为罕见。据拉夫林介绍，若要确定你是否看到了行星，“则需要观测足够长的时间，看到三到四次穿越。”不过，拉夫林表示，天文学家的新发现有助于澄清一点事实，即具有相似特征的行星可能会呈现截然不同的表象，“必须要更为全面的看待问题。”[1] § 观测成果 发现迄今最紧密的奇特行星系统 美国东部时间2011年2月2日13点(北京时间2月3日凌晨2点)，美国宇航局召开记者招待会宣布开普勒探测器观测到的最新系外行星发现。 这是迄今发现最奇特的紧密行星系统 科学家通过开普勒探测器最新发现一个奇特的行星系统，6颗岩石和气体混合的行星环绕一颗类太阳恒星运行，该恒星距离地球大约2000光年。美国宇航局艾姆斯研究中心开普勒科学研究小组成员、行星科学家杰克-利萨勒(Lissauer)说：“Kepler-11行星系统是一项令人惊异的天文发现，它出奇地紧密，并且包含着6颗较大的行星环绕主恒星运行。此前我们并不知道会有这样类型的行星系统存在。”换句话讲，Kepler-11行星系统是迄今在太阳系之外发现最紧密、行星数量最多的行星系统。 利萨勒称，很少恒星存在1颗凌日行星(transiting planet)，但开普勒-11行星系统拥有超过3颗以上的凌日行星。这种行星系统并不常见，或许该行星系统仅是宇宙百分之一的数量，但是否是千分之一，抑或是万分之一，我们并不知道，目前我们仅观测到一例这种奇特行星系统。 开普勒-11恒星是一颗黄矮星，环绕它的6颗行星均体积大于地球，最大体积相当于天王星和海王星。距离恒星最近轨道的行星是“Kepler-11b”，是地球至太阳距离的十分之一。除此依次向外的行星分科学家通过开普勒探测器最新发现一个奇特的行星系统，6颗岩石和气体混合的行星环绕一颗类太阳恒星运行，该恒星距离地球大约2000光年。 别是：Kepler-11c, Kepler-11d, Kepler-11e, Kepler-11f和Kepler-11g，Kepler-11g行星与恒星之间的距离是地日距离的二分之一。利萨勒称，其它5颗行星与恒星之间的距离小于太阳系任何行星的轨道距离，并且这6颗行星之间的距离非常近。 如果这6颗行星位于太阳系，那么Kepler-11g行星的轨道距离位于水星和金星之间，其它5颗行星则位于水星和太阳之间。这5颗内部行星环绕黄矮星Kepler-11的轨道周期仅在10-47天之间，而Kepler-11g的环绕恒星轨道周期为118天。利萨斯说：“通过测量这5颗内部行星的体积和质量，我们可以确定它们是最小的系外行星之一，这些行星混和着岩石和气体，可能包含水。岩石物质是行星的主要构成部分，而气体占据其主要体积。” 利萨斯称，Kepler-11行星系统非常奇特，其行星结构和力学体系为揭开该行星系统的形成提供了重要线索。Kepler-11d, Kepler-11e和Kepler-11f行星含有大量的轻质量气体，这表明它们形成于该行星系统早期历史时期，大约在数百万年前。 Kepler-11行星系统诞生于一个分子云核崩溃形成一颗恒星的过程中，那时环绕恒星的原行星盘孕育形成了行星。原行星盘是气体和灰尘盘，在多数数百万年历史的行星系统中存在着，但很少存在于超过500万年历史的行星系统。科学家得出结论，包含大量气体的行星形成速度较快，它们在原行星盘驱散之前获得了大量的气体。 目前，开普勒探测器将继续对该行星系统进行勘测，未来更多的勘测数据将进一步确定这些行星的体积和质量。利萨勒称，或许日后还会在该行星系统中发现第7颗行星。 在记者招待会上，美国宇航局还公开了一些关键性的勘测数据。银河系内是否还蕴藏着其它类似地球大小的行星？类地行星常见抑或罕见？美国宇航局的科学家正在积极寻求相关的答案。 美国宇航局艾姆斯研究中心的威廉-博鲁基(William Borucki)说：“目前我们发现0-68颗候选类地行星，0-54颗可能适宜生存的候选行星——在该行星表面潜在着液态水。一些候选行星的卫星可能表面存在液态水。同时，我们还发现5颗候选行星兼备类地体积和位于恒星适宜生存区域。”这些候选行星需要进一步进行深入勘测分析，从而判断其真实性。 同时，美国宇航局科学家还宣布，迄今为止开普勒探测器发现的系外行星数量可能达到1235颗，其中68颗大约是地球体积，288颗是超级地球体积，662颗具有海王星的体积，165颗具有木星的体积，19颗大于木星。54颗候选行星位于恒星适宜生存区域，5颗接近地球的体积，其它49颗是超级地球体积，相当于地球体积的两倍以上，大于木星。据悉，这项勘测结果是基于2009年5月12日和9月17日的观测结果，当时开普勒探测器观测了宇宙四百分之一区域，分析了156000多颗恒星。[2] 开普勒望远镜发现至少5个类似太阳系星系开普勒望远镜 2010年7月26日，开普勒望远镜在近期发现了140颗类地行星的消息在天文界引起了巨大的轰动，紧跟而来的则是美国宇航局最新数据的公布，美国宇航局的官员表示，在庞杂的星系中，至少发现了5个类似于太阳系的星系。 开普勒望远镜在近几周通过对太空的扫描发现了大量的类地行星，这使得美国宇航局感到非常的兴奋。对于它的杰出贡献，美国宇航局的官员也是进行了赞扬，认为它优越的性能将会在未来发挥更重要的作用。 对于140颗类地行星的进一步观测还需要科学家们多加努力，美国宇航局的教授说道：“虽然详尽的工作还需要做，但开普勒望远镜所带来的意义却是非凡的，我们期待发现更多的类地行星，人类在宇宙中并不孤独。” 此前国外媒体也报道了类地行星在近期呈现井喷，未来人类可能移居其他星球的消息。而美国宇航局的说法则证实了这一点，他们表示，在多达140颗类地行星的所在星系中，至少有5个星系与太阳系类似。这意味着他们产生生命的条件将更为成熟，尽管距离人类移居还需要很长的路要走，但这绝不意味着是无法实现的。 一位负责开普勒探测器的研究人员说道：“下一步的工作重点是对行星的大气进行研究，看是否能找到生命的迹象。或许我们可以真的发现外星人。”而根据调查显示，在宇宙中可供人类居住的行星数量或在百万颗左右。 [3] 开普勒望远镜新发现百颗隐藏类地行星 2009年9月21日消息，根据公布的消息显示，在过去短短几周内，人们新发现了100多颗大小和地球相仿的行星。这些发现要归功于去年1月升空开始工作的欧空局开普勒空间望远镜，其主要科学使命便是寻找其他恒星周围存在行星的证据。 萨塞罗夫正在演讲过程中，他正在解释开普勒望远镜如何利用掩星观测法发现隐藏的行星 这一突破性进展增加了这样一种可能性，那就是我们在宇宙中或许并不是孤独的。科学家们现在相信在我们的银河系中大约存在着1亿颗完全符合我们生存条件的行星世界。并且他们很自信能在接下来两年内对这些类地行星中的60颗进行确认。 天文学家迪米特•萨塞罗夫(Dimitar Sasselov)说开普勒望远镜已经在其他恒星周围发现了大约140颗大小和地球相当的行星。他将这些令人惊异的发现称作是“实现哥白尼的梦想”。开普勒空间望远镜发现其他恒星周围行星的方法是“掩星法”，即对恒星的亮度进行精确测量，找出由于存在的行星公转遮掩其星光导致的亮度暂时下降。 通常地球大小的行星造成其母恒星亮度的下降值大约为万分之一，持续2~16小时。开普勒拥有高度灵敏的仪器，可以检测到这样极端细微的亮度变化，从而反推出行星的存在。之后，根据获得的亮度降低幅度，掩星持续时间以及母恒星的质量数据，科学家可以计算出绕行行星的轨道以及大小。 “由于望远镜的工作，这相当于在未来的四年内，我们不吃不睡昼夜不停的寻找我们未来的家园。”萨塞罗夫说。 萨塞罗夫是在上周于牛津大学举办的TED(即‘科技、娱乐、设计’三个英文单词的缩写，一个每年在加州举行的思想家演讲交流会议)全球会议上披露这些发现的。根据TED的规定，演讲人只有18分钟的时间来向听众陈述他们的“伟大想法”。 他说：“生命的本质是一个化学系统，它需要一颗小体积的行星、水和岩石，还有一系列复杂的化学环境以便获取能量并生存下去，” 萨塞罗夫说。“我们还有很多工作要做，但目前的统计学结果已经非常明显，那就是：和我们地球一样的星球并非是独特的，我们的银河系中就有很多。” 在接下来的时间里，研究人员将努力排查所有候选行星并找出那些最适宜生命生存的星球。 “这是一个令人兴奋的消息，因为在接下来短短两年时间里，我们将可以确认它们中的大约60颗。” 萨塞罗夫说。在过去的15年内人们已经发现了差不多500颗太阳系外行星，但它们中很少可以被确认是类地行星(即自然性质和属性和地球类似的行星)。“科学正在重新定义什么是生命，” 萨塞罗夫说。[4] |
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