巨型新世代行星探测望远镜，目标指向何方？

摘要：LIFE 将拥有五台独立的空间望远镜，它们将以编队飞行的方式协同工作，以探测系外行星大气中的生物特征。图片来源：LIFE，苏黎世联邦理工学院

LIFE 将拥有五台独立的空间望远镜，它们将以编队飞行的方式协同工作，以探测系外行星大气中的生物特征。图片来源：LIFE，苏黎世联邦理工学院

我想你一定明白那种感觉。当你刚拥有一台新望远镜时，你迫切的想知道该将它对准哪里！望远镜越大，可观测的目标就越多，但也越难做出选择！截至目前，我们已经确认了超过5000颗系外行星（确切来说是5288颗），并且还有成千上万个候选目标。例如盖亚（Gaia）这样的任务发现了成千上颗类似太阳的恒星，这些恒星周围可能潜藏着类地行星，而现在正是追踪它们的时机。一篇新发表的论文承担了这一艰巨的任务，他们试图从数百万个候选目标中筛选出大约1000颗主序星或双星系统作为重点探索对象。从中，他们又确定了100个最具潜力的目标，其中包括10个最佳的行星系统。

系外行星是指围绕太阳系以外围绕其他恒星运行的行星。1992年人类确认了第一颗系外行星。自那以后，人类又确认了数千颗此类行星。它们的大小、组成和轨道特性各异，包括从小型、岩石类的类地行星到比木星大许多倍的巨大气态行星。系外行星通常位于其恒星的宜居带内，那里的环境中可能存在液态水，使得这些星球上有可能存在生命。科学家通过多种方法探测这些行星，包括凌星法（当行星从恒星前方经过时导致恒星亮度轻微下降）和径向速度法（测量行星对恒星引力的影响所引起的“摆动”）。

这张艺术家想象图展示了一颗类木行星正在变成“热木星”的过程——“热木星”是一种体积庞大、类似木星的系外行星，其轨道距离其恒星非常近。图片来源：NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva

有许多望远镜已将目光投向系外行星，并设计了多个不同的任务，用来探索它们的特性。其中一个项目是LIFE任务（即“系外行星大型干涉仪”）。该任务将由四艘相距数百米的采集航天器组成，旨在寻找太阳系外的生命。它将拍摄高分辨率图像，该项目将允许对系外行星直接成像并对其大气层进行更详细的分析。在所有任务目标中，该项目最重要的任务是寻找生物标志物，寻找如氧气、甲烷和二氧化碳等分子。若大气层中存在这些元素，则有可能表明存在生命。

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比起评估系外行星是否适宜生命存在，不如说找到一个合适的起点更是一项真正的挑战。苏黎世粒子物理与天体物理研究所的Franziska Menti及其团队撰写的一篇论文正是努力解决这一难题。LIFE任务团队已经开发了系外行星目标目录，但此目录中包含了大量候选目标。其设计初衷是通过特定标准进一步精炼目标列表，从而为团队的后续研究提供便利。Menti团队的论文详细阐述了这一过程。

该目录遵循虚拟天文台（Virtual Observatory）标准，易于任何现有工具访问，包含恒星、系外行星和原行星盘等数据。任何需要为系外行星研究创建高度定制化目标列表的研究者（例如LIFE任务团队或NASA的“宜居世界天文台”等项目）都可以根据自己的需求提取所需数据。整个数据库（包含距离太阳30秒差距以内多达104个恒星系统的数据）已上线，可通过德国天体物理虚拟天文台访问。