成功检测到系外行星!有史以来体积最小的卫星打破记录

成功检测到系外行星!有史以来体积最小的卫星打破记录
2020年12月04日 20:37 天文在线

在天文学领域,太空望远镜因其尺寸而闻名。甚至在发射到太空之前,詹姆斯·韦伯望远镜就因它21英尺宽、4英寸厚的巨大镜面而闻名。

然而一个小型飞行器足以证明,在观测浩瀚的宇宙时,大小并不总是那么重要。一个公文包大小,名为阿斯特利亚(ASTERIA)的卫星,在不久前打破了能检测到系外行星的尺寸最小的卫星记录。

一篇登载在《天文》杂志上的研究报告详细地描述了这次探测。

阿斯特利亚(ASTERIA)--天体物理学研究的弧秒太空望远镜的缩写,在最初并不是为了科学探索而设计的。而立方体卫星(一种小型卫星),由10厘米×10厘米×10厘米的立方体组成,发射的目的是研究未来任务的新能力。

因此,这颗小卫星只有一个任务:在很长一段时间里,以一个对象为焦点,发挥保持稳定且精细的指向控制作用。

但阿斯特利亚似乎背负着更远大的梦想,这颗卫星想要为自己和其他微型伙伴证明,小型卫星可以在太空中执行复杂的任务。

立方体卫星利用它的精细指向控制技术探测了太阳系外行星巨蟹座55e,一颗“超级地球”。它大约是地球的两倍大,运行轨道非常接近它的主恒星。

这颗炙热的系外行星在其主星前经过时,被阿斯特利亚ASTERIA探测到。

(来源:美国国家航空航天局/喷气推进实验室-加州理工)

阿斯特利亚通过凌日法发现了这颗炙热的系外行星,科学家们通过凌日法寻找一颗由于其行星经过,而光线下降的恒星。

“探测这颗系外行星令人兴奋,因为它展示了这些新技术是如何在实际应用中结合起来的。”星城喷气推进实验室系外行星科学团队的首席研究员凡妮莎·贝利在一份声明中说。

这颗系外行星早在2014年就被发现了,尽管该阿斯特利亚基于微弱信号进行的所谓边缘检测结果并没有让研究小组的科学家们完全相信这颗系外行星的存在。但是,通过对比阿斯特利亚和之前Cancri 55e的探测结果,科学家们能够确认他们正在观察的,确实是一颗系外行星。

“我们用一个甚至不能最优化科学检测的小型望远镜来追踪一个大目标,但我们依然做到了,即使有些勉强,”海斯塔克天文台麻省理工学院阿斯特利亚项目的科学家玛丽·克纳普和该研究的第一作者,在一份声明中说道,“我认为这篇论文证实了阿斯特利亚任务的理念:小型航天器可以为天体物理学和天文学做出贡献。”

尽管阿斯特利亚本身就是一个先驱者,但这颗立方体卫星的工程师团队预测,它更可能充当助手而不是主要角色。

(阿斯特利亚望远镜的组装和校准,美国国家航空航天局)

要想让这颗小卫星完成与NASA主要的系外行星搜寻器——凌日系外行星调查卫星(TESS)相同的任务,几乎是不可能的。然而,这些小型航天器可以长时间监控恒星,或者对凌日行星进行后续观察。

阿斯特利亚于2017年8月14日发射升空,最初计划在太空中停留90天。然而,在2019年12月与这颗小卫星失去联系之前,它经历了三次任务延期。不过,留在太空中的它将继续存在于炽热系外行星的形成过程中。

摘要:阿斯特利亚(天体物理学研究中的弧秒太空望远镜)是一个6U立方体卫星太空望远镜(10 cm x 20 cm x 30 cm, 10 kg)。它的主要任务目标是演示降低光度观测系统噪声的两项关键技术:高精度指向控制和高稳定热控制。在其主要任务期间,阿斯特利亚展示了0.5 arcsecond RMS 的指向稳定性和±10 milikelvin温度下的的热控制,与其他尺寸和质量级的航天器相比,在指向和热性能方面有了显著改善。

阿斯特利亚于2017年8月发射,并于2017年11月接受国际空间站(ISS)的部署。在主要任务(2017年11月至2018年2月)和随后的第一次延长任务(2018年3月至2018年5月)期间,阿斯特利亚进行了科学观测,包括收集巨蟹座55的光度数据,一个附近的拥有超级地球凌日行星的系外行星系统。

巨蟹座55的数据减少使用自定义管道纠正CMOS探测器列依赖的增益变化。采用马尔可夫链蒙特卡罗方法,利用简单的基线模型对光度法进行去趋势分析,拟合过境模型。阿斯特利亚对已知的凌日系外行星巨蟹座55 e (~ 2~\Rearth)进行了边缘检测,测量凌日深度为374±170 ppm。这是立方体卫星首次探测到系外行星凌日现象。“超级地球巨蟹座55 e”的成功探测表明,小型、廉价的飞行器也可以提供高精度的光度测量。

作者: inverse

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