美国宇航局的仪器在执行欧洲任务时探测行星云

美国宇航局将为欧洲航天任务提供一种仪器,该仪器将首次探索绕太阳或系外行星飞行的成百上千个行星的大气层。

该仪器称为“对系外行星的ARIEL光谱学的贡献”(CASE),为ESA(欧洲航天局)的大气遥感红外系外行星大测量或ARIEL任务增加了科学能力。

带有CASE的ARIEL航天器预计将于2028年发射。CASE将由位于加利福尼亚州帕萨迪纳市的NASA喷气推进实验室管理,JPL天体物理学家Mark Swain为主要研究人员。

美国宇航局科学任务副主任托马斯·祖尔布琴(Thomas Zurbuchen)表示:“我很高兴美国宇航局能够与欧空局合作执行这项历史性任务,以推动我们了解系外行星大气的构成以及这些行星的形成和演化方式。”华盛顿首府。“关于系外行星的信息越多,我们就越能了解太阳系的起源,并在其他地方推进对类似地球的行星的搜索。”

到目前为止,科学家们已经在银河系中发现了4000多颗已确认的系外行星。NASA退役的开普勒太空望远镜和现役的过渡系外行星测量卫星(TESS)是促成这一计数的两个观测站。这些望远镜通过观察恒星越过恒星时变暗的亮度来发现行星,这一事件称为“过境”。携带CASE的ARIEL将更深入地研究已知存在的行星,从而使穿越行星的搜索进一步向前迈进。

ARIEL将能够根据其恒星看到行星大气的化学指纹或“光谱”。为此,航天器将观察流过行星大气层的恒星流过恒星前方的星光,以及行星大气层在恒星消失后前后所发出的光。这些指纹将使科学家能够研究ARIEL观测到的行星大气中的成分,温度和化学过程。

这些系外行星大气的化学指纹非常微弱。识别它们对天文学家来说是巨大的挑战,需要望远镜长时间凝视个别恒星。但是,许多空间观测站是多功能的,必须在各种科学研究中分配时间。ARIEL将是第一个完全致力于观测数百颗系外行星大气层的航天器,旨在确定其内含物,温度和化学过程。CASE的加入将观测云层和阴霾,将提供ARIEL观测到的系外行星大气的更全面的图像。

到目前为止,望远镜只能仔细探测少数系外行星的大气以确定它们的化学性质。ARIEL更大,更多样化的样本将使科学家不仅将这些世界视为单个外来物体,而且将其视为一个整体,并发现它们共性和差异的新趋势。

CASE仪器将对肉眼不可见的近红外波长的光以及可见光敏感。这是ARIEL的另一种仪器(称为红外光谱仪)的补充,该仪器在更长的波长下工作。CASE将特别关注系外行星的云和霾-确定它们的普遍程度,以及它们如何影响行星大气的成分和其他性质。CASE还可以测量每个星球的反照率,即星球反射的光量。

该航天器将专注于温度超过600华氏度(320摄氏度)的银河系中异常炽热的行星。这样的行星比绕得更远的行星更可能通过恒星,并且它们的短轨道周期为在给定时间内观察到过渡提供了更多的机会。更多的飞行过程为天文学家提供了更多的数据,使他们能够揭示行星大气中薄弱的化学指纹。

ARIEL的炽热星球中将包括木星之类的气体巨人,以及称为微型海王星的较小气态行星,以及比我们的超级地球更大的岩石世界。尽管这些行星太热而无法容纳我们所知的生命,但它们将告诉我们很多有关行星和行星系统如何形成和演化的信息。此外,当科学家使用未来的望远镜观察条件更类似于地球的更小,更冷,更岩石的世界时,使用ARIEL和CASE研究系外行星的技术和见识将非常有用。

CASE仪器由两个检测器和相关的电子设备组成,它们构成了ARIEL的制导系统。CASE利用了NASA为ESA的Euclid任务贡献的探测器和电子设备,它将探测有关宇宙结构及其两个最大神秘组成部分的深层问题:暗物质和暗能量。

搭载CASE的ARIEL航天器将与预计于2021年发射的NASA詹姆斯·韦伯太空望远镜在同一轨道上。两者都将从地球飞行约100万英里(150万公里),到达一个特殊的引力稳定点拉格朗日点2。该位置使航天器可以在不使用任何燃料的情况下使太阳与地球一起绕圈飞行。

尽管韦伯还能够研究系外行星大气,并且其仪器覆盖的光线范围与ARIEL类似,但韦伯将针对较小的系外行星样本进行更详细的研究。因为韦伯的时间将被划分,并与对宇宙其他方面的研究共享,所以它将提供有关特定系外行星的详细知识,而不是进行数百次调查。ARIEL将在Webb发射几年后发射,因此它将能够从Webb汲取的经验教训来计划观测并选择要研究的行星。

华盛顿州宇航局总部天体物理部主任保罗·赫兹说:“当我们着眼于下一代太空望远镜和仪器时,这是系外行星科学的激动人心的时刻。”“ CASE增加了一套特殊的技术,这些技术将帮助我们更好地了解我们在银河系中的地位。”

CASE是由JPL管理的天体物理学家的机遇使命。天体物理学家探索计划由位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心管理,设在华盛顿特区NASA总部的科学任务部。

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