下一代望远镜可以通过仔细观察附近系外行星的大气层来寻找地外生命

下一代望远镜可以通过仔细观察附近系外行星的大气层来寻找地外生命 研究发现，对于这对邻近世界比邻星 b和GJ 887 b，这些望远镜非常善于探测潜在生物特征的存在。研究结果表明，只有比邻半人马座b存在二氧化碳时，这些机器才能探测到。虽然目前还没有发现任何系外行星与地球早期的生命条件完全吻合，但这项工作表明，如果对这些独特的超级地球比地球质量大但比海王星小的行星进行更详细的研究，它们可能会成为未来研究任务的合适目标。为了进一步寻找宜居行星，该研究的第一作者、俄亥俄州立大学天文学大四学生张惠浩和他的同事们还试图确定詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）等专业成像仪器以及欧洲极大型望远镜、三十米望远镜和巨型麦哲伦望远镜等其他极大型望远镜（ELT）直接成像系外行星的效果。张说："并不是每颗行星都适合直接成像，但这就是为什么模拟能让我们大致了解ELT会带来什么结果，以及它们建成后要实现的承诺。"为系外行星成像的直接方法是使用日冕仪或星荫遮挡主恒星的光线，使科学家能够捕捉到轨道上新世界的模糊图像。但是，由于用这种方法确定系外行星的位置既困难又耗时，研究人员希望了解 ELT 望远镜在应对这一挑战时的表现。为此，他们测试了每台望远镜的仪器在检测生物特征时将普遍背景噪声与他们想要捕捉的行星噪声区分开来的能力；这种能力被称为信噪比，信噪比越高，行星的波长就越容易被检测和分析。结果表明，欧洲 ELT 的一台仪器（称为中红外 ELT 成像仪和摄谱仪）的直接成像模式在识别三颗行星（GJ 887 b、比邻星 b 和天狼星 1061 c）是否存在甲烷、二氧化碳和水方面表现较好，而其高角度分辨率整体光学和近红外积分场摄谱仪可以探测到甲烷、二氧化碳、氧气和水，但需要更多的曝光时间。此外，由于这些结论所涉及的仪器必须透过地球大气层的化学迷雾才能窥探到宇宙生命，因此要与JWST目前的外太空能力进行比较。他说："很难说太空望远镜是否比地面望远镜更好，因为它们是不同的。它们有不同的环境、不同的位置，它们的观测也有不同的影响因素。"在这种情况下，研究结果表明，虽然 GJ 887 b 是最适合 ELT 直接成像的目标之一，因为它的位置和大小导致特别高的信噪比，但对于某些凌日行星，如 TRAPPIST-1 系统，JWST 的行星大气研究技术比地球上的 ELT 直接成像更适合探测它们。由于这项研究对数据做了较为保守的假设，未来天文工具的真正功效仍可能令科学家们大吃一惊。这项研究的共同作者、俄亥俄州立大学天文学助理教授王吉（音译）说，撇开性能上的微妙对比不谈，这些强大的技术有助于拓宽我们对宇宙的认识，而且是相辅相成的，这就是为什么像这样评估这些技术局限性的研究是必要的。"模拟的重要性，尤其是对于耗资数十亿美元的任务来说，怎么强调都不为过，"王说。"人们不仅要建造硬件，还要非常努力地模拟性能，为取得那些辉煌的成果做好准备。"很有可能，由于 ELT 要到本世纪末才能完成，研究人员的下一步工作将围绕模拟未来的 ELT 仪器如何很好地调查我们星球上肆虐的生命证据的复杂性展开。"我们想看看我们能在多大程度上对我们的大气层进行细致入微的研究，以及我们能从中提取多少信息，"王说。"因为如果我们不能用地球的大气层回答宜居性问题，那么我们就不可能开始回答其他行星周围的这些问题。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

国内最强光谱望远镜将落户青海冷湖 预计2026年建成

国内最强光谱望远镜将落户青海冷湖 预计2026年建成 据悉，该望远镜项目将与中国科学院南京天文光学技术研究所、中国科学院上海天文台、中国科学技术大学等单位合作，采用轻型化设计，配备多台光谱仪，能够实现目标源的快速切换并适时进行光谱观测。项目建成后将开展三个方向的研究工作：探索黑暗宇宙、追踪动态宇宙、寻找系外行星。投入观测后，JUST将是国内最强大的光谱望远镜，并与墨子巡天望远镜以及即将上天的中国巡天空间望远镜（CSST）密切配合，为中国天文发展提供一手观测数据。此外，JUST光谱望远镜的高精度光谱仪将在国际上首次同时实现多目标和高精度的光谱观测，大幅提升系外行星探测效率。JUST光谱望远镜所在的冷湖天文观测基地位于青海省海西州冷湖地区，经研究团队连续3年观测，冷湖赛什腾山空气质量佳、无光害、云量少、多晴夜，具备建设世界一流的大型光学、红外天文观测基地的极佳条件。 ... PC版： 手机版：

罕见系外行星HD88986b的发现为探索类地世界铺平了道路

罕见系外行星HD88986b的发现为探索类地世界铺平了道路 天基 TESS 卫星使用凌日法测量系外行星从其前方经过时恒星光的微小光滴。TESS 卫星通过精确测量行星的大小，确定了亚海王星 HD88986b 的特征。资料来源：美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心这是一个罕见的发现，因为比海王星和天王星更小、更轻的系外行星很难被探测到，至今只发现了几颗。这种罕见的系统对于更好地了解行星的形成和演化特别有趣；它们被认为是探测恒星周围类地行星的关键一步。新的行星系统是在恒星 HD88986 周围发现的。这颗恒星的温度与太阳相似，半径稍大，其亮度足以让敏锐的观测者在英国各地的黑天观测点（如 Bannau Brycheiniog 国家公园（布雷肯比肯斯））看到。这项发表在《天文学与天体物理学》（Astronomy &Astrophysics）杂志上的研究由巴黎天体物理研究所（IAP）的伊朗博士后内达-海达里（Neda Heidari）领导。在英国，华威大学高级研究员托马斯-威尔逊（Thomas Wilson）共同领导了卫星数据分析工作，包括寻找新行星。该团队还包括来自瑞士、智利和美国等 9 个国家的 29 个其他研究所的研究人员。一颗寒冷的海王星般的系外行星该行星系包括一颗比海王星小的冷行星，即所谓的亚海王星，HD88986b。这颗行星的轨道周期是已知系外行星中最长的（146 天），小于海王星或天王星。IAP 的 Neda Heidari 解释说："我们发现并测量过质量和半径的大多数行星的轨道都很短，通常不到 40 天。与太阳系相比，即使是距离太阳最近的水星，也需要 88 天才能完成其轨道运行。缺乏对轨道较长的行星的探测，给了解其他星系甚至我们太阳系的行星如何形成和演化带来了挑战。HD88986b的轨道周期为146天，有可能是目前已知轨道最长、测量精确的小行星"。HD88986b是利用法国上普罗旺斯天文台（Haute-Provence Observatory）的高精度光谱仪SOPHIE（一种分析系外行星光波长的机器）探测到的。SOPHIE 使用"径向速度法"探测系外行星并确定其特征；测量围绕恒星运行的行星引起的恒星的微小运动变化。这些观测结果揭示了这颗行星的存在，使研究小组得以估计其质量约为地球的 17 倍。美国国家航空航天局（NASA）的空间望远镜"凌日系外行星巡天卫星"（TESS）和欧洲航天局（ESA）的空间望远镜"表征系外行星卫星"（CHEOPS）的补充观测结果表明，这颗行星可能在其宿主恒星前"凌日"。当它的轨道经过地球和恒星之间的视线时，就会部分遮挡恒星导致恒星亮度降低，而这是可以观测和量化的。通过这两颗卫星的观测，研究小组直接估算出这颗行星的直径约为地球直径的两倍。这项研究的发现依赖于超过25年的观测数据，其中还包括欧空局盖亚卫星和夏威夷凯克望远镜的数据。此外，HD88986b 的大气温度只有190摄氏度，这为研究所谓的"冷"大气成分提供了一个难得的机会，因为大多数被探测到的系外行星大气都在 1000 摄氏度以上。由于亚海王星HD88986b的轨道较宽（大至地球-太阳距离的60%），HD88986b很可能与该行星系中可能存在的其他行星发生了罕见的相互作用，并在中心恒星的强烈紫外线辐射下发生了微弱的质量损失。因此，它可能保留了原有的化学成分，使科学家们能够探索这个行星系形成和演变的可能情况。华威大学物理系的托马斯-威尔逊（Thomas Wilson）说："HD88986b本质上是一颗缩小版的海王星，位于水星和金星的轨道之间。它是研究得最好的小型寒冷系外行星之一，为研究其大气层以了解其与我们地球的相似性铺平了道路。它还环绕着一颗温度与太阳相似的恒星运行，这使它成为 PLATO 太空望远镜将要发现的类地行星的先驱，华威大学在其中发挥着主导作用"。第二个外部同伴天文学家还发现了围绕中心恒星的第二颗外行星。这颗系外行星的质量特别大（是木星质量的 100 多倍），其轨道周期为几十 年。要了解它的性质并更好地确定其属性，还需要进一步的观测。托马斯-威尔逊补充说："我们从指向HD88986的望远镜中收集了超过25年的数据，使其成为研究时间最长的系外行星系统之一。这些丰富的数据揭示了比木星质量更大的第二颗系外同伴，它可能对这颗类似海王星的行星的形成非常重要，就像我们太阳系中的木星一样。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

韦伯太空望远镜正在积极探索小型的、可能适合居住的系外行星

韦伯太空望远镜正在积极探索小型的、可能适合居住的系外行星 系外行星在我们的银河系中很常见，有些甚至在恒星的所谓宜居带中运行。美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）一直忙于观测其中几颗可能适宜居住的小行星，天文学家们现在正在努力分析韦伯的数据。美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的两位韦伯项目科学家克尼科尔-科隆（Knicole Colón）博士和克里斯托弗-斯塔克（Christopher Stark）博士在这里为我们详细介绍研究这些其他世界所面临的挑战：定义潜在宜居行星"潜在宜居行星通常被定义为大小与地球相近、运行在恒星'宜居带'内的行星。我们目前知道大约有30颗行星可能是像地球一样的小型岩石行星，它们的轨道位于宜居带。然而，并不能保证在宜居带中运行的行星确实是宜居的（它可以支持生命），更不用说有人居住了（它目前支持生命）。在撰写本文时，已知的宜居和有人居住的行星只有一个地球！"这张信息图比较了银河系中三类恒星的特征：类似太阳的恒星被归类为G星；质量比太阳小、温度比太阳低的恒星是K矮星；而更暗、温度更低的恒星是偏红色的M矮星。每一类恒星的宜居带大小都不同。在太阳系中，宜居带从金星轨道外开始，几乎包括火星。资料来源：NASA、ESA 和 Z. Levy（STScI）观测系外行星大气层的挑战韦伯望远镜正在观测的潜在宜居世界都是凌日系外行星，这意味着它们的轨道几乎是边缘朝上的，因此它们会从宿主恒星的前方穿过。当行星从恒星前方经过时，韦伯就会利用这个方位进行透射光谱分析。通过这个方位，我们可以检查行星大气过滤后的星光，从而了解它们的化学成分。然而，小型岩质行星稀薄的大气层阻挡的星光量非常小，通常远小于 0.02%。仅仅探测这些小星球周围的大气层就非常具有挑战性。识别水蒸气的存在则更加困难，而水蒸气的存在可能会增加宜居的可能性。寻找生物特征（生物产生的气体）异常困难，但也是一项令人兴奋的工作。当系外行星直接从其宿主恒星和观测者之间穿过时，我们说这颗行星正在其宿主恒星前凌日。这次凌日会使恒星的光线变暗一定程度，如果系外行星有大气层的话，星光也会被大气层过滤掉。该动画展示了一颗行星以及在凌日过程中光照度的相应变化。资料来源：美国宇航局喷气推进实验室目前只有少数几个可能适合居住的小世界被认为可以通过韦伯天体进行大气表征，其中包括LHS 1140 b和TRAPPIST-1 e行星。检测生物特征的技术挑战最近的一些理论工作探索了超地球大小的行星LHS 1140 b大气层中气态分子的可探测性，凸显了在搜索生物特征方面的一些挑战。这项工作指出，在大气层清晰、无云的最佳情况下，该行星需要绕其主恒星运行大约 10-50 次，相当于韦伯望远镜 40-200 小时的观测时间，才能探测到潜在的生物特征，如氨、磷化氢、氯甲烷和氧化亚氮。类地行星大气层的模拟透射光谱显示了臭氧（O3）、水（H2O）、二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）等分子吸收的太阳光波长。(请注意，在这张图上，Y 轴显示的是被类地行星大气层遮挡的光量，而不是穿过大气层的阳光亮度：亮度从下往上递减）。来自 Lisa Kaltenegger 和 Zifan Lin 2021 ApJL 909 的模型透射光谱。资料来源：NASA、ESA、Leah Hustak（STScI）系外行星观测时间表的复杂性如果行星的大气层是多云的，那么寻找生物特征可能需要比 50 次凌日观测更多的时间。众所周知，大多数小型系外行星都有云层或雾霾，这些云层或雾霾会减弱或掩盖正在搜索的信号。这些生物特征气体的大气信号也往往与其他预期的大气信号（如气态甲烷或二氧化碳）重叠，因此区分各种信号是另一项挑战。海洋行星：研究的新途径寻找生物特征的一个潜在途径是研究大洋行星，大洋行星是理论上的一类超地球大小的行星，具有相对稀薄的富氢大气层和大量的液态水海洋。根据韦伯天文台和其他天文台目前提供的数据，超级地球K2-18 b是潜在宜居大洋行星的候选者。最近发表的工作利用近红外探测器和近红外ISS探测到了K2-18 b大气中的甲烷和二氧化碳，但没有探测到水。这意味着K2-18 b是一个拥有液态水海洋的海洋世界的说法仍然是基于理论模型，还没有直接的观测证据。这项工作的作者还暗示，K2-18 b 的大气中可能存在潜在的生物特征二甲基硫醚，但潜在的二甲基硫醚信号太弱，目前的数据还无法对其进行确凿的探测。艺术家构想的詹姆斯-韦伯太空望远镜。图片来源：NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez海洋类行星的概念和研究都是非常新的，因此对液态水海洋情景（从而对宜居环境的潜力）的其他解释仍在探索之中。即将使用近红外天文望远镜和近红外成像仪进行的韦伯观测，将进一步揭示潜在的大洋行星K2-18 b的性质，以及其大气层中可能存在的二甲基硫化物。因此，我们还面临着一个新的挑战，那就是确定韦伯探测到的水蒸气是否真的来自行星的大气层，而不是其恒星。结论：系外行星研究的未来探测绕冷恒星运行的小型、可能适合居住的凌日行星大气中的生物特征是一项极具挑战性的工作，通常需要理想的条件（如无云大气）或假设早期地球环境（即与我们所知的现代地球不同），探测到的信号明显小于百万分之200，恒星运行良好，星斑中没有大量水蒸气，以及大量的望远镜时间才能达到足够的信噪比。同样重要的是要记住，以任何方式探测到单一生物特征都不构成发现生命。要在系外行星上发现生命，可能需要一大批明确检测到的生物特征、来自多个飞行任务和观测站的数据，以及广泛的大气建模工作，这一过程可能需要数年时间。韦伯的强大之处在于，它能够灵敏地探测到少数最有希望围绕冷恒星运行的潜在宜居行星的大气层，并开始确定其特征。韦伯特别有能力探测一系列对生命非常重要的分子，如水蒸气、甲烷和二氧化碳。我们的目标是尽可能多地了解可能适宜居住的世界，即使我们无法通过韦伯望远镜明确确定适宜居住的特征。韦伯观测结果与美国宇航局即将发射的南希-格雷斯-罗曼太空望远镜的系外行星研究相结合，最终将为未来的 宜居世界天文台奠定基础，该天文台将是美国宇航局首个专门用于直接成像和搜寻类太阳恒星周围类地行星上生命造成的化学痕迹的任务"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

韦伯的超级地球新发现：距离我们只有48光年的潜在宜居世界

韦伯的超级地球新发现：距离我们只有48光年的潜在宜居世界 温带系外行星LHS 1140 b可能是一个完全被冰覆盖的世界（左图），类似于木星的卫星欧罗巴，也可能是一个拥有液态亚星级海洋和多云大气层的冰雪世界（中图）。LHS 1140 b的大小是我们地球的1.7倍（右图），是目前在太阳系外寻找液态水的过程中发现的最有希望的宜居带系外行星。资料来源：蒙特利尔大学 Benoit Gougeon系外行星 LHS 1140 b 刚被发现时，天文学家猜测它可能是一颗小型海王星。这意味着它基本上是一颗气态行星，但与海王星相比体积非常小。然而，在分析了詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）于2023年12月收集到的数据结合之前其他太空望远镜（如斯皮策、哈勃和TESS）的数据之后，科学家们得出了一个截然不同的结论。LHS 1140 b位于距离地球约48光年的鲸鱼座，似乎是其恒星宜居带中最有希望的系外行星之一，可能蕴藏着大气层甚至液态水海洋。蒙特利尔大学天文学家的这一发现结果可在 ArXiv 上查阅，并将很快发表在《天体物理学期刊通讯》（TheAstrophysical Journal Letters）上。作为迄今为止最先进的太空望远镜，詹姆斯-韦伯太空望远镜在系外行星研究方面表现出色。它的尖端技术可以让天文学家探测遥远世界的大气层，分析它们的构成，评估它们支持生命的潜力。资料来源：诺斯鲁普-格鲁曼公司LHS 1140 b 是一颗系外行星，围绕一颗低质量红矮星运行，体积约为太阳的五分之一，它是距离太阳系最近的系外行星之一，位于恒星的宜居带内，因此吸引了科学家们的目光。在这个"金发地带"发现的系外行星，其温度可以让水以液态形式存在液态水是我们所知的地球生命的关键元素。今年早些时候，由René Doyon教授指导的UdeM特罗蒂埃系外行星研究所（iREx）的博士生Charles Cadieux领导的研究人员报告了LHS 1140 b的新的质量和半径估计值，其精确度堪比著名的TRAPPIST-1行星：其大小是地球的 1.7 倍，质量是地球的 5.6 倍。Charles Cadieux 是特罗蒂埃系外行星研究所和蒙特利尔大学的博士生，也是这篇论文的第一作者。资料来源关于 LHS 1140 b 的一个关键问题是，它究竟是一颗迷你海王星型系外行星（具有浓厚富氢大气层的小型气态巨行星），还是一颗超级地球（比地球大的岩质行星）。后一种情况包括所谓的"海洋世界"的可能性，它有一个全球液态海洋，被一个富氢大气层所包裹，会显示出明显的大气层信号，可以用强大的韦伯望远镜观测到。通过激烈的竞争，该天文学家团队于去年12月获得了宝贵的"主任自由支配时间"（DDT），在此期间使用加拿大制造的NIRISS（近红外成像仪和无缝光谱仪）仪器观测了LHS 1140 b的两次凌日。该 DDT 计划是韦伯望远镜运行近两年来专门用于研究系外行星的第二个计划，凸显了这些发现的重要性和潜在影响。对这些观测数据的分析有力地排除了迷你海王星的可能性，有诱人的证据表明系外行星LHS 1140 b是一颗超级地球，甚至可能有一个富含氮的大气层。如果这一结果得到证实，LHS 1140 b 将是第一颗显示出二次大气层证据的温带行星，它是在行星最初形成之后形成的。根据所有积累的数据进行的估算显示，LHS 1140 b 的密度低于类似地球成分的岩石行星的预期密度，这表明其质量的 10%到 20%可能是由水组成的。这一发现表明，LHS 1140 b 是一个引人注目的水世界，很可能类似于一颗雪球或冰雪行星，在亚恒星点有一个潜在的液态海洋，由于行星的预期同步自转（很像地球上的月球），行星表面的这一区域将始终朝向该系统的主恒星。René Doyon。资料来源：蒙特利尔大学 Amélie Philibert"在目前已知的所有温带系外行星中，LHS 1140 b很可能是我们有朝一日间接确认太阳系外的外星世界表面存在液态水的最佳选择，"新研究的第一作者卡迪厄（Cadieux）说。"这将是寻找潜在宜居系外行星的一个重要里程碑"。虽然这还只是一个初步结果，但 LHS 1140 b 上富含氮的大气层的存在表明，这颗行星保留了大量的大气层，创造了可能支持液态水的条件。这一发现倾向于认为水世界/雪球设想是最合理的。目前的模型表明，如果 LHS 1140 b 拥有类似地球的大气层，那么它将是一颗滚雪球般的行星，拥有一个直径约 4000 公里的巨大"牛眼"海洋，相当于大西洋表面积的一半。这个外星海洋中心的表面温度甚至可以达到舒适的 20摄氏度。LHS 1140 b的潜在大气层和液态水的有利条件使其成为未来宜居性研究的一个特殊候选者。由于这颗行星位于恒星的宜居带，而且其大气层有可能保留热量并支持稳定的气候，因此它为研究一个可以支持生命的世界提供了一个独特的机会。要确认LHS 1140 b大气层的存在和组成，并区分雪球行星和牛眼海洋行星两种情况，还需要进一步的观测。研究小组强调需要利用韦伯望远镜进行更多的凌日和日食测量，重点是一个可能揭示二氧化碳存在的特定信号。这一特征对于了解大气成分和探测潜在的温室气体至关重要，而温室气体可能预示着系外行星上的宜居条件。Doyon说："在一颗温带行星上探测到类似地球的大气层是将韦伯望远镜的能力推向极限这是可行的；我们只是需要大量的观测时间，目前关于富氮大气的提示需要更多的数据来证实。我们至少还需要一年的观测来确认 LHS 1140 b 是否有大气层，很可能还需要两三年的观测来探测二氧化碳。韦伯望远镜可能需要在数年内利用一切可能的机会观测这个系统，以确定LHS 1140 b是否具有宜居的表面条件。"他同时也是NIRISS仪器的首席研究员。他同时也是 NIRISS 仪器的首席研究员。由于 LHS 1140 b 在韦伯望远镜中的能见度有限（每年最多只能访问八次），天文学家将需要数年的观测才能探测到二氧化碳并确认该行星表面是否存在液态水。编译自/ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家发现最有力外星生命证据，K2-18b或为类地海洋行星

科学家发现最有力外星生命证据，K2-18b或为类地海洋行星 天文学家在距离地球124光年的系外行星K2-18b上发现了强烈的生物活动迹象，被认为是迄今最有力的外星生命证据。研究人员通过詹姆斯・韦伯太空望远镜，在其大气层中检测到地球上仅由生物体产生的二甲基硫醚（DMS）和二甲基二硫醚（DMDS）。 K2-18b是一颗围绕红矮星运行、体积为地球8.6倍的富氢“海洋行星”，其环境可能类似地球早期的海洋生态。剑桥大学专家指出，尚无已知的非生物过程能解释这些有机分子的浓度，尽管目前尚不能断言生命确凿存在。