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当天文学家说发现了新的太阳系外行星时，他们是在标题党吗？( 二 )

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脉冲星最大的特点在于它所发出的脉冲信号非常稳定 ， 可以被当做宇宙中的天然计时器使用 。 而Wolszczan在持续观察一段时间后 ， 发现这颗脉冲星发出的信号却没有那么稳定 ， 有时会稍微快上那么一点点 ， 有时又会稍微慢上那么一点点 。
这让Wolszczan很困惑 ， 因为脉冲星的信号周期应该是分毫不差的 。 他无法确定这种偏差是不是由于射电望远镜的误差造成的 ， 于是他请他的同事、加拿大天文学家Frail在美国新墨西哥州的天文台跟他同步对这颗脉冲星进行观测 。
经过两年的观测、计算和分析之后 ， 两位天文学家认为他们观察到的信号偏差是因为这颗脉冲星的外围有两颗围绕着它旋转的行星 ， 这两颗行星的存在对脉冲星发出的信号产生了影响 。 他们把这个结果发表在了nature杂志上 ， 这是科学界公认的人类第一次证实太阳系外行星的存在 。
是不是跟你想得不太一样？从始至终 ， 人们都没有“看到”过这两颗行星 ， 只是通过一些数据分析来间接推导出它们的存在 。
后来天文学家们又发明了一些其他的方法来寻找系外行星 ， 但大部分也都是非常曲折迂回的方式 。 这些方法有：
凌星法（Transit）：当一颗行星刚好运行到它的母星和地球之间时 ， 它会短暂地遮住母星的一部分 ， 使得母星到达地球的光线变弱一点点 。 这种光线强度的变化往往连百分之一都不到 ， 因此需要精密的测量才能发现 。 举个例子来说 ， 如果有外星人在遥远的地方观察地球凌日的话 ， 地球遮挡太阳只会造成太阳光线强度减小0.008% ， 连万分之一都不到 。
凌星法示意图 ， 事实上我们无法看到上面的情景 ， 只能通过接收到的光线强度变化来推测有行星挡住了恒星
看到这里大家可能也发现了 ， 这种凌星法有一个与生俱来的缺点 。 那就是被观测的行星、它的母星、地球必须处于一条直线上才行 。 哪怕稍微偏上那么一点 ， 在地球上就无法观测到凌星现象了 。 与此同时这颗行星的尺寸还不能太小 ， 否则对母星的光线强度影响太小 ， 在地球上也无法观测到 。
在浩瀚的宇宙中 ， 显然只有很少一部分行星才刚好具备这样的观测条件 。
尽管这种方法听起来有很多缺陷 ， 但到目前为止 ， 人类发现的绝大多数太阳系外行星都是用这种方法找到的 。 下面这张图片中是到2022为止人类发现的所有5000多颗太阳系外行星按照探测方法绘制的分类图 ， 其中绿色部分是用凌星法发现的：
截止到2022年 ， 每年发现的太阳系外行星数量 ， 其中绿色部分使用凌星法发现的
除了凌星法之外 ， 还有很多种其他的方法 ， 但大部分也都是这种迂回的方式 ， 比如径向速度法（radial velocity） 。 这种方法首先测量一颗恒星相对于地球的运动速度 ， 如果测量出来的速度随时间有微小的变化的话 ， 就可以推测它的周围有我们看不到的行星在干扰它的运行轨道 。
等等 ， 这感觉跟新闻里说的完全不一样啊？新闻里天文学家会详细描述他们发现的行星的大小、重量 ， 还说其中一些行星上可能会有液态的水不是吗？
很简单 ， 这些都是他们计算出来的 。 通过观测恒星受到的扰动 ， 可以推算出行星的大小、重量和轨道——虽然我们并没有直接看到它们 。 天文学家还可以测量出恒星所散发出的热量 ， 再结合行星和恒星之间的距离 ， 就可以推算出行星表面的平均温度 ， 以及是否可能存在液态的水 。
有时天文学家还会宣布他们观测到的某颗系外行星的大气成分 ， 这又是怎么做到的呢？当凌星发生时 ， 恒星发出的一部分光线会穿过行星的大气层再抵达地球（如果这颗行星有大气层的话） 。 在接收到这样的光线后 ， 天文学家会对它进行光谱分析 。 由于每一种分子都会在光谱中留下特别的痕迹 ， 因此天文学家只要分析光谱中的这种痕迹 ， 就可以推算出这颗遥远行星上的大气成分 。
说了这么多 ， 好像我们对系外行星所有的了解都是通过间接的方式获得的 。 难道就没有被天文学家直接“看到”的系外行星吗？
有 ， 但是很少 。 而且这些行星被天文学家看到的样子大概率跟你想象中的差距很大 。
你想象中的可能是这样：

或者再不济也应该是这样的吧：

但事实上 ， 天文学家能直接“看到”的系外行星是这样的：

先别急着评论 ， 中间这个亮点并不是天文学家”看到“的行星 ， 而是一颗恒星 。 照片里的行星是位于这颗恒星左上方的那个小灰点 。 你可以用手擦擦屏幕 ， 确定一下这并不是一个粘在屏幕上的小污点 。 相信这张图片能让你更好地认识到行星与恒星之间的亮度对比有多大 。

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