太空图说系外行星发现史（3）文/叶楠图解系外行星发现方法直接成像法21世纪前十年，视向速度法（亦称径向速度法）还是发现系外行星的主要方式。随着开普勒空间望远镜的升空，凌星法逐渐主宰了21世纪第二个十年的系外行星发现。如今已经进入了21世纪第三个十年，又会出现哪些新的方法帮助我们寻找第二个地球呢？让我们先来回顾一下过去已经被实践验证过的系外行星发现方法。直接成像法是人类唯一的能够直接发现系外行星的方法。由于宇宙空间的广袤，恒星之间距离的遥远，再加上行星本身并不发光，暗弱的行星通常会湮没在母恒星的光芒下。综合这两个原因，我们想直接拍摄到系外行星的身影是一件异常困难的事情。即使世界上口径最大的望远镜也只有在特殊的条件下才能观测到个别系外行星。例如位于智利的甚大望远镜于2004年7月捕捉到系外行星2M1207b的影像，这是人类历史上首次拍摄到系外行星的图像。2M1207b的质量是木星的5倍，公转轨道半径是海王星到太阳距离的2倍，距离地球约170光年。图为2M1207b与母恒星的合成照片。74|2023.03SPACEEXPLORATION太空图说HR8799系外行星系统视向速度法视向速度法是通过用光谱测量谱线的红移和蓝移确定系外行星相对母恒星的运动来寻找系外行星的。第一期中我们曾对视向速度法的原理有过介绍。分光光谱从发现开始在天文学上一直有着极其广泛的应用，几乎所有大型天文台都配备有光谱终端设备。例如凯克望远镜配备的HIRES终端可以探测到等效小于每秒3米相对运动速度的光谱变化。不过光谱测量需要很高的信噪比，对于地球大小的系外行星，视向速HR8799是一颗年龄只有3000万年的年轻恒星，距离我们约133光年，位于飞马座方向，它的质量是太阳的1.5倍，光度是太阳的4.9倍。2008年底，天文学家利用位于夏威夷的凯克望远镜和北双子望远镜直接观测到了3颗围绕HR8799公转的系外行星，分别用小写字母b、c、d表示。3颗系外行星的公转轨道半径分别相当于土星、天王星和海王星相对太阳轨道半径的2至2.5倍。它们的质量大约在5至10倍木星质量之间，接近行星质量的上限。如果质量超过13倍木星质量，在引力的作用下就足以引燃核心的核聚变而成为一颗恒星。这是人类首次通过直接成像法发现多颗系外行星。2010年，天文学家又发现了这个系统的第4颗系外行星HR8799e。图为HR8799系外行星系统，位于中心的恒星被日冕仪遮挡。天体测量法是搜寻系外行星最古老的方法之一，它通过监测系外行星对母恒星的引力作用所产生的位置变化来寻找系外行星...
