夜空中的星星就像太阳周围环绕着行星其间一些可能有生命

或许你还记得“哈利波特与魔法石”的开场场景，那一幕发作在女贞路。一个藏着胡子的人从深色长袍里拿出一个奥秘设备，叫做发光器，路灯的灯火一个接一个地射进里边。在曩昔的十多年里，世界各地的科学家们一直在忙于规划和完善一种类似设备，称为日冕仪。用它阻挠来自恒星的光线，这样科学家就可以拍照环绕它们旋转的行星，即系外行星的相片。500多年前，意大利修士佐丹诺·布鲁诺(Giordano Bruno)假定：

夜空中的恒星就像太阳相同，周围环绕着行星，其间一些或许蕴藏着生命。从20世纪90年代开端，天文学家运用地上和卫星观测收集了数千颗太阳系外行星或系外行星存在的依据，系外行星的发现也赢得了2019年诺贝尔物理学奖。系外行星研讨的下一个首要里程碑是在可见光下成像和表征木星巨细的系外行星，因为成像地球巨细的行星要困难得多。可是，成像外木星将标明，宇航员具有一切必要的东西来成像和描绘邻近恒星宜居带中地球巨细的行星，那里或许存在生命。

现在，世界各地的科学家和工程师正在规划可以在其宜居地带对地外地球成像的空间飞翔使命，如宜居系外行星观测站(HabEx)和大型紫外/光学/红外丈量仪(LUVOIR)，可是间隔它们发射至少还要十年的时刻。在为这些旗舰级使命做准备时，关键技能和软件东西的开发和验证至关重要，日冕仪关于一切这些成像作业都是必不可少。作者我一名物理学教授，领导着一个研讨小组，该小组规划了许多曾在NASA使命中飞翔的试验。

可见光成像系外行星

在曩昔十年左右的时刻里，团队一直在开发所需的技能，以直接对邻近恒星周围的系外行星进行成像和表征，并在火箭和气球上对它们进行测验，然后才干挑选它们进行严重太空使命的飞翔。尽管已知有4000多颗系外行星的存在，但大多数都是通过直接办法探测到的，比方当行星从前面通过并阻挠其部分光线时，会发作凌日现象，这是开普勒和凌日系外行星查询卫星(TESS)使命所选用的技能。2019年诺贝尔奖获得者运用了另一种直接办法：

该办法依赖于丈量恒星环绕恒星运转的细小和周期性运动。可是，一张特征与太阳系类似的系外行星相片还没有拍照到。为系外行星成像是很困难的，例如即使是像木星这样巨大的行星也比太阳暗10亿倍，从远处看，地球比木星暗10倍。可是，为系外行星成像的困难并不是因为它们是昏暗的，包含哈勃太空望远镜在内的大型望远镜拍照到的都要暗得多。为系外行星成像的应战与拍照一个十分昏暗的物体相片有关，而这个物体离一个亮堂得多的物体很近。

因为恒星和行星相距很远，当拍照到它们时，它们看起来就像天空中的一个亮点，就像轿车的前灯从远处看起来就像一个亮光相同。因而，即使是最新成像的系外行星应战也类似于在加利福尼亚州，一个人在间隔马萨诸塞州灯塔亮堂灯火3米远的当地拍照一只苍蝇相片。研讨团队新测验飞翔了一个名为行星成像概念测验床的高空气球试验，运用的是一个可回收的试验-日冕仪，它测验了日冕仪在太空中作业的才能，以成像系外行星及其环境。

Picture-C日冕仪发明了人工日食，以使星光变暗或消除，而不会使恒星照耀的行星变暗。它被规划用来捕捉间隔中心恒星十分近的昏暗小行星带状天体。尽管直接对系外行星成像需求日冕仪，但6000磅的设备还包含可变形反射镜，用于校对因为重力改变、温度动摇和其他制作缺点而变形的望远镜反射镜形状。最终，整个设备必须在相对较长的时刻内涵空间中保持稳定。美国宇航局专门规划名为“沃洛普斯弧形第二指针”(WASP)的吊船搭载了Picture-C。

博科园｜文：Supriya Chakrabarti/The Conversation

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