太阳系外行星探测技术概述

自20世纪90年代首次发现太阳系外行星(以下简称系外行星)以来,系外行星探测技术取得了飞速发展。目前已探测到超过5500颗系外行星,其中包括类地行星、超级地球、气态巨行星及冰巨行星等多种类型。这些发现极大地拓展了人类对自身周围环境和宇宙的认知,为理解行星形成和演化提供了宝贵的观测依据,也为寻找宜居行星和地外生命提供了重要线索。通过介绍系外行星探测的多种核心技术,包括原理和应用特点,旨在对比和分析不同探测方法的技术特征。通过分析多种探测技术的优势和局限性,为行星探测研究提供了实践参考和发展趋势展望。

太阳系外行星研究进展

过去的二十年间,利用多种技术(如脉冲时间、径向速度、天文学观测、穿越光度计、反射光度计、微透镜和直接图像)发现了405个太阳系外行星。对这些太阳系外行星的研究首次提供了有关行星生长的信息,诸如星盘结构和演化,星盘性质和大小等。2009年4月对GJ581d行星的观测表明,这个行星处于"宜居区域"内,意味着它有液态水,因此可能有生命存在。

太阳系外行星的研究现状

太阳系外行星探测是当今国际天文学研究的热点,其探测方法分为间接探测和直接成像。目前,已发现的上千颗系外行星主要是通过视向速度法和凌星法等间接方式探测到的,而直接成像技术将有望获取行星温度、大气等更全面的物理信息.其中,通过对类太阳恒星宜居带内的类地行星进行成像观测和大气光谱分析,将有望捕获太阳系外生命信号,进而解答"人类在宇宙中是否孤立?"这一基本科学问题,从而突破人类对生命的现有认识。因此,该领域的研究具有较高的公众关注度。

太阳系外行星探测方法及统计特征

太阳系外行星的探测和研究在过去十几年取得了重大进展,仅2007年就发现62颗太阳系外行星,随着行星物理学、天体生物学等学科的兴起,必将掀起对太阳系外行星研究的一次浪潮。简要回顾了太阳系外行星研究的发展历史,介绍了探测太阳系外行星的主要方法和手段,并对方法本身的特点展开分析论述,列出了各种方法应用的最新进展。对已发现的270多颗太阳系外行星进行了统计分析,得出了一些预见性的结论。

太阳系外行星系统的形成及未来探测计划

太阳系外行星的探测与研究是目前国际上的前沿热门领域。近年来,随着一些关键探测技术的突破,以及空间望远镜的使用,相继发现了900多颗太阳系外行星。这些太阳系外行星系统的发现,对现有的行星形成和演化模型提出了新的挑战。首先介绍了两种目前比较公认的行星形成机制,并提出了系外行星探测的一些热点问题,指出未来太阳系外行星系统的探测计划重要目标之一是发现宜居行星。最后,简单介绍了将要实施或正在实施的一些国际国内太阳系外行星的探测计划。

远在天边和近在眼前的天文学前沿——高红移星系和太阳系外行星

介绍了目前人类在探索遥远和近邻宇宙这两个前沿方向上的一些进展,主要涉及高红移星系,包括作为活动星系核的类星体和太阳系外行星的发现情况、研究方法、科学意义以及未来的计划和展望。

关于太阳系外行星的宜居性

愈来愈多的太阳系外行星的发现激发了人们对发现太阳系外生命的热情期待。在诸多决定生命存在的因素中,液态水的存在是一个关键性的因素。因此,确定一颗太阳系外行星是否宜居,其首要条件是该行星的表面温度是否能够保证液态水的长期存在。简要介绍位于红矮星宜居带内的行星的宜居性研究进展。由于潮汐锁相作用,该类行星的一面永远面对恒星,较为温暖;而另一面永远背对恒星,极端寒冷。极低的温度有可能导致大气成分和水分完全冻结在背阳面,并导致行星不适宜生命存在。在此,讨论大气和海洋环流能否输送足够多的热量到背阳面,并加热背阳面,从而避免大气和水分的完全冻结。最后,根据地球大气和海洋环流以及热量输送的知识对这些问题加以阐述。

南极太阳系外行星搜寻与Kepler行星TTV研究

南极AST3望远镜研究将会获得南天极附近天区恒星长时序高精度的测光数据。从这些数据里,我们可以通过探测行星掩星信号来搜寻太阳系外行星,也可以根据多次掩星之间的间隔变化(TTV)来确认多行星系统。2013年度,我们处理了CSTAR2008年的i波段数据,剔除了数据类几种类型的误差,将精度提高到1%以下,从而能够有效发现木星尺寸的系外行星。经过搜寻,我们在南天极附近天区找到了10颗系外行星候选体。同时,我们使用时序更长的kepler测光数据,对kepler多行星系统内的行星候选体进行了分析,分两次证认了其中16个系统的32颗行星。对kepler行星TTV研究的经验,将被应用于南极AST3项目后续获得的时序测光数据上。

太阳系外行星动力演化研究

本文简要地介绍了目前太阳系外行星系统动力演化的研究现状。我们用数值模拟方法和并从分析的角度研究了GJ 876和HD 82 943。通过分析不同的共面和非共面构型 ,我们发现所有的稳定轨道都和2 :1共振有关 ,此外我们还发现在这两个系统内存在近星点共振—对应了两个行星的近星点经度之差在1 80 0或者 0 0附近秤动。这两种机制对维持行星系统的稳定性起了重要作用。

多目标太阳系外行星搜寻技术的研究

搜寻太阳系外行星不仅具有十分重要的天文意义，而且与地外生命的探索紧密相连，关系到人类未来的发展．高分辨率阶梯光栅光谱仪是视向速度法最常用的探测仪器之一，随着探测精度的提高，这种仪器要求更加苛刻的工作环境和更加高昂的研制费用．1997年，DavidJ．Erskine发明了一种视向速度法的改进技术一外部色散干涉技术（EDI）．

太阳系外行星探测研究进展

太阳系外行星作为研究恒星演化重要的天体和探索生命起源的基础,多年来一直是天文学前沿研究的热点之一,目前已发展出近10种系外行星的探测方法。随着天文观测设备探测精度越来越高,自1992年至今,已发现4000余颗系外行星。近几年天基天文观测手段日趋成熟,探测系外行星的精度与效率得到了极大提高,并带动着更多地基系外行星探测项目开展。继目前最成功的太阳系外行星探测卫星开普勒(Kepler)之后,2018年4月TESS卫星成功发射,全球各地大量天文学家和地基光学望远镜设备纷纷加入太阳系外行星后随测光和光谱观测中,系外行星探测研究迎来了"黄金时代"。介绍了目前系外行星的探测方法和代表性探测项目,综述了类地行星、气态巨行星的探测研究现状和演化理论,并对未来5~10年内系外行星探测研究的发展趋势进行了展望。

太阳系外行星系统轨道参数的统计研究

自1995年第一颗类太阳恒星周围的系外行星发现以来,随着已发现的系外行星数目的增多,对系外行星性质的统计分析变得重要和有意义。截至2011年6月9日,共发现系外行星555颗。以这些系外行星的轨道参数为依据,对系外行星的性质进行统计分析,得出了一些有意义的结论。同时简要介绍现有的行星形成与演化模型并依据得出的行星统计性质对其进行检验,这对于系外行星的进一步探测具有一定的指导作用。

太阳系外行星全区域高对比度成像设计与数值模拟

太阳系外类地行星直接成像探测极具挑战性。在可见光短波段,行星信号主要来自恒星经由行星大气的反射光,两者对比度在10^-10量级,导致微弱的系外行星光被淹没。因此,有效抑制来自恒星的强光是实现类地行星探测的关键。提出了基于光瞳振幅调制和相位校正的技术方案,以实现全区域高对比度成像。针对上述方案,进行了数值模拟分析,说明其可行性及潜在性能。数值模拟基于点扩散函数的能量分布,评价系统的目标成像对比度,并采用随机并行梯度下降迭代算法进行优化,最终成像对比度在360°全区域内达到10-10量级。研究表明,该方案有望用于未来空间类地行星直接成像探测。

太阳系外行星系统构型的形成与动力学

自从Maryor和Queloz于1995年在51Pegb周围发现了第1颗主序恒星系统内的行星以来，人类已经利用越来越精密的探测方法获得了更多的太阳系外行星系统的信息．截至2010年3月，人类已经探测到了431颗太阳系外行星，其中包含了45个多行星系统．从统计结果来看，

探测太阳系外行星信息三则

1.富金属恒星具有行星的几率较大 迄今已发现的太阳系外100多颗行星中,大部分是由有美国加州大学伯克利分校的天文学家Debra Fischer参加的小组发现的。他们搜索了距太阳不太远的754颗恒星后得出下列结论:具有与太阳相同的铁和其他金属含量的恒星有行星绕行的几率为8％,金属含量为太阳3倍的恒星此几率将提高20％,而金属含量低于太阳1/3的29颗恒星均无恒星绕行。

太阳系外行星动力学的直接观测

据英国Nature，2010，465：1049报道，来自荷兰和美国的一个天文学家小组宣布，他们首次直接观测到了太阳系外行星HD209458b光谱的多普勒移动，从而得到行星的质量、运动速度等信息，此前这些数据只能间接推断。

太阳系外行星HD 80606b上的天气变化

据英国Nature，2009，457：562报道，劳林（G．Laughlin）等人利用斯皮策空间红外望远镜对太阳系外行星HD80606b的观测表明。这颗轨道异常的行星在靠近其母星时温度会上升1000倍．这是首次监测到太阳系外行星的“天气”变化情况。