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【凌晨科普】第三帖:如何发现太阳系外的行星

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Q:为什么是【凌晨】科普呢?
A:因为楼主人现在在美帝,时间是凌晨两点,东西写完睡觉。
Q:【第三帖】?
A:是的!为了普shui及shui知jing识yan,楼主每个周末发一个帖子,科普一个天文主题,这是第三次
第一个帖子的链接:http://tieba.baidu.com/p/4841430986?pid=99689137897&cid=0#99689137897
第二个帖子的链接:http://tieba.baidu.com/p/4849935674?pid=99920029434&cid=0#99920029434
楼主在美国读的大学,专业是物理,minor是天文。因为我学的时候都是英文,个别术语可能翻译得不恰当,请多见谅


IP属地:上海1楼2016-11-12 14:49回复
    倒数


    IP属地:上海2楼2016-11-12 14:51
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      在本帖里,我不详细介绍某个太阳系外的行星,而是介绍三种发现太阳系外行星的方法。
      系外行星(extrasolar planet或者exoplanet),对于宇宙探索的重要性不言而喻,也是人类未来科学研究的重要方向。
      那这一切是怎么开始的呢?


      IP属地:上海3楼2016-11-12 14:56
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        早在数个世纪前,人们意识到【太阳系不是独一无二的】的时候,就意识到了应该还有其他的行星围绕其它的恒星运转。但是由于科技局限,那时的学者们获取恒星的详细信息都尚且困难,更别说比恒星小那么多黯淡那么多的行星了,所以一直以来,系外行星都只是一个人们比较确定的假设。


        IP属地:上海4楼2016-11-12 15:14
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          直到1992年,美国科学家Aleksander Wolszczan 和 Dale Frail由于检测到了一颗脉冲星的脉冲规律性变化,第一次确认了围绕该脉冲星的行星的存在。
          不过,这种方法很有局限性,因为这只能检测脉冲星的行星,并没有很强的适用性,所以我在后文不再介绍。
          有趣的是,Aleksander Wolszczan后来承认自己八十年代曾是波兰GCdang安插在美国的有偿线人,并因此辞去托伦哥白尼大学教授一职


          IP属地:上海5楼2016-11-12 15:19
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            有人嘛有人嘛我又单机了


            IP属地:上海6楼2016-11-12 15:21
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              那么,我要介绍的第一种办法是:
              直接用天文望远镜观看,拍摄
              并不是在开玩笑,一般来说这样是行不通的,因为行星太小了,又很暗,会被恒星的光芒掩盖。
              但是随着现代的科技爆炸,这一方法已经得以实现。不过要直接拍,还是要满足以下条件:
              【恒星距离我们近】,【恒星不算太亮】,【行星很大很热】,【行星离恒星不算太近】,【用红外线拍摄图像更佳】


              IP属地:上海9楼2016-11-12 15:54
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                比如说,2011年拍到的HR8799的行星:

                这俩哥 都有【木星】的7-10倍质量,距离其恒星几十AU(即天文单位,地球与太阳的距离)。
                而且HR8799离我们仅仅130光年,所以才能直接观察其行星。
                中间那团就是HR8799,说实话我也不知道为什么是暗的。我猜是因为它太亮了,所以图里做了遮光才能看见其行星?


                IP属地:上海11楼2016-11-12 16:01
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                  还有哈勃望远镜拍到的距离我们仅25光年的Fomalhaut的行星:

                  Fomalhaut是南鱼座α星,又名【北落师门】


                  IP属地:上海12楼2016-11-12 16:03
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                    原来赶上直播了


                    IP属地:北京来自Android客户端13楼2016-11-12 16:17
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                      但是当行星不能被直接观测到,怎么办呢?
                      我介绍第二种办法!
                      虽然行星比起恒星,质量很小,但是它的引力对其恒星也是有一定影响的!
                      如图(我又灵魂画师了):

                      s大球是恒星,p小球是行星,S中间的小黑点是恒星的重心,X点是恒星+行星总质量的共同重心。
                      行星p绕着X点公转,而恒星S其实也围绕X点在转,只是轨道小得多而已。


                      IP属地:上海14楼2016-11-12 16:21
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                        直播??


                        17楼2016-11-12 16:43
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                          这样,就应该推出第三种方法了:
                          凌日法!简单来说,就是行星运行到它的恒星和地球之间时,会遮住一小部分该恒星的光。
                          就像金星凌日那样:

                          当然,对于那么远的恒星,我们是无法看到这个小黑点的。
                          但是!我们能探测到它的光度/亮度发生了微弱的减小!


                          IP属地:上海18楼2016-11-12 16:49
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                            如图:

                            行星经过恒星与我们之间,造成了短暂的光度减小。
                            行星体积越大,光度减小幅度就越大;行星距离恒星越远,光度减小时间则越长。
                            因此我们就能得到该行星的信息了!


                            IP属地:上海19楼2016-11-12 16:54
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                              先前用第二种,恒星速度变化,基本上只能发现质量很大的行星。
                              如图,截止到2013年发现的系外行星:

                              Y轴是质量,单位是【...倍木星质量】
                              X轴是行星与恒星距离。
                              我们可以看到,大部分质量都大于等于木星


                              IP属地:上海20楼2016-11-12 17:09
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