什麼？我們也能夠幫助探測系外行星？沒有專業知識也可以？
2020-07-30 天文在線大型天文臺需要更多更精確的時間信息來儘可能的測量系外行星的大氣，而其中的天文學家需要經常觀測來獲取最新信息。
NASA的TESS衛星發現了第一顆凌日系外行星，這是一幅藝術家的概念圖。
NASA 戈達德
在觀測太陽系外的行星的大氣層時，因為操作的難度大，所以，像韋伯天文望遠鏡這樣的世界上最先進的天文觀測臺也需要一些業餘天文學家的幫助。
詹姆斯·韋伯天文望遠鏡發射之後，希望到了2021年時，它將是少數幾個可以測量系外行星大氣成分的高級天文望遠鏡之一。但是能夠做到這樣不僅取決於天文望遠鏡，還取決於時機——即需要十分精確的知道什麼時候用該望遠鏡觀測，也就是天文臺需要捕獲行星在其恆星面前經過或者凌日時的情況。例如在凌日的情況中，星光會穿過行星的大氣層，並在恆星的光譜上留下化學成分的印記，該光譜會通過望遠鏡被天文臺捕獲，從而分析出該行星的大氣成分。
行星凌日光譜圖中分析出來的大氣層元素成分（NASA）
對於任何想要觀測的行星來說，這個正確的時間將取決於對未來凌日時間的準確預測。但是，這些預測的準確性只能與現有觀測中固有的不確定性相媲美，這就是業餘天文物理學家可以提供幫助的地方，羅伯特·澤勒姆說(JPL)，在3月23日發表在arXiv.org上的一篇論文中，他和他的同事們提出，使用小型望遠鏡的平民科學家可以保持觀測的「新鮮」，從而減少詹姆斯·韋伯和類似任務的時間上的浪費。
「我知道許多天文愛好者，他們有非常好的天文望遠鏡，能夠進行非常精確的觀測」，澤勒姆說「即使是一個6英寸的小望遠鏡，你也可以看到很好的光線曲線。」
陸地觀測如何幫助太空天文臺
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的插圖 NASA
未來任務的麻煩在於，系外行星凌日時間的任何空間變動發生的可能性都必須添加到觀測時間中。「如果發生的可能性有10分鐘，那麼你就要把這10分鐘添加到預測的觀測時間表裡」澤勒姆解釋道。更重要的是，這種不確定性會隨著時間的推移而增加。研究小組計算得出：現在一分鐘的不確定性將在10年內增加到15小時。
「我們僅僅只有這麼多時間去觀測了」，科隆(美國宇航局戈達德太空飛行中心，JWST系外行星科學的領導者)說到。為了降低這些不確定性、以及減少相應的觀測開銷，天文學家需要周期性地重新觀測已知的凌日行星，並獲取最新時間信息。「這就是這項工作發揮作用的原因，」她說。「這實際上是為了提高未來觀測的效率。」
為了了解業餘天文學家們可能會如何幫助解決這個問題，澤勒姆和同事們用美國國家航空航天局的微型天文臺望遠鏡觀測了14次凌日現象。根據這些觀測數據，他們計算出，即使是一個6英寸的望遠鏡，也能提供足夠的精度，為近200個系外行星(所有已知凌日行星，加上NASA的TESS任務預計會發現的行星)提供最新的時間信息。
一個由16名觀察員組成的小型望遠鏡觀測小組可以做很多的事情，利用他們的綜合聚光能力來觀察更微弱的目標和更微妙的過境都是可以實現的。該團隊估計，業餘愛好者在JWST上進行200顆行星的調查時，最多可以節省5000天的觀察時間，這為天文臺的觀測凌日現象節省了大量的時間;在計劃於2028年發射的歐洲天文臺ARIEL上進行1000顆行星的調查時，最多可以節省10000天的觀察時間。
觀測太陽系外行星
歐洲Spaec機構的ARIEL衛星將於2028年發射，它將探測到大氣層中大約1000個系外行星的分子。愛麗兒將在穿越行星大氣層時，在主恆星的光譜中發現這些分子的化學指紋。
ESA / C.卡羅和ATG Medialab
當TESS任務為這些觀測站鎖定更多潛在目標時，業餘愛好者進行的幫助是非常巨大的。科隆說，雖然經過JWST的精心挑選已經有大約30顆系外行星被挑選出來，用於近一年或兩年的研究，但是來自TESS的新發現的行星還沒有被觀察到的那麼多。在業餘愛好者和專業人士之間，「我們現在真正能夠為TESS獲得所需的後續信息，這些信息中顯示的一些星球將是詹姆斯·韋伯的理想目標，」她說。
業餘人員對專業任務的支持並不明顯，即使對TESS任務也是如此。例如，美國變星觀測者協會(AAVSO)創建了一個在線資料庫，會員可以上傳觀測到的行星宿主恆星。AAVSO的成員也支持哈勃領導的探測15顆系外行星大氣層的任務，並肯定了其所做的努力和貢獻，並觀察了一些TESS目標，以幫助從真正的系外行星中篩選出假陽性結果。
為了擴大這些影響，澤勒姆和同事們正在啟動系外行星觀察項目，以幫助業餘愛好者完善系外行星凌日的時間安排。不需要特別的專業知識，只需要擁有合適的設備和想要幫助的意願就可以辦得到。該團隊甚至提供了開源軟體來自動進行所有的圖像分析，從而獲取原始圖像並繪製出圖像中的光線曲線和傳輸模型。
澤勒姆說，系外行星觀察計劃在今年夏天正式啟動，目前有大約70名測試者，可這個數量遠達不到該計劃預期的人數，所以該團隊還在尋找更多的測試者。他們還與AAVSO合作，任何人都可以上傳他們對凌日的系外行星的觀測結果和圖像。他指出，任何使用系外行星觀察數據的同行包括業餘天文學家評議論文都將作為共同作者
澤勒姆說:「我一直對公民科學、教育和公共服務充滿熱情。」這項努力凝聚了他的情感，在未來幾年，天文學家將能夠探索儘可能遠的遙遠世界。
作者: CHRISTOPHER CROCKETT
FY: Pfeiffer Li
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