NASA重力辅助：浮肿的行星和强大的望远镜

美国宇航局戈达德太空飞行中心的天体物理学家克尼科尔·科隆在加利福尼亚州雷东多海滩的诺斯罗普·格鲁曼公司与詹姆斯·韦伯太空望远镜一起观看。

已知有4000多个行星围绕其他恒星运行，科学家发现这些系外行星中的许多与我们自己的行星完全不同。NASA拥有一整个航天器舰队，着眼于这些行星的不同方面。目前，过境系外行星调查卫星TESS正在检查附近的恒星，以寻找可能的行星。这有助于确定未来的望远镜将进一步探索的候选人。即将到来的詹姆斯·韦伯太空望远镜将研究系外行星的大气，并寻找有关它们是否可居住的线索。NASA天体物理学家Knicole Colon介绍了她在开普勒，哈勃，TESS和Webb任务中的工作，并带我们参观了一些她最喜欢的行星。

吉姆·格林：詹姆斯·韦伯（James Webb）推出后，它将发现各种奇妙的事物，并增强我们对适居性的理解。但是，要告诉我们这些行星可能是可居住的，需要进行哪些实际测量呢？

妮可·科隆（Knicole Colon）：实际上，我们可以获得的任何信息都将真正帮助我们向前迈进，以中止对宇宙的了解。

吉姆·格林（Jim Green）：您好，我是NASA首席科学家吉姆·格林（Jim Green），也是“重力助推器”。在这个“重力辅助”季节，我们正在寻找地球以外的生命。

吉姆·格林：我在这里与Knicole Colon博士在一起，她是一名研究科学家，是美国宇航局戈达德太空飞行中心的天体物理学家，她领导着有关使用TESS航天器搜索太阳系以外行星的项目，并且还为即将到来的计划做准备。詹姆斯·韦伯太空望远镜。Knicole，欢迎您来重力助力。

妮可·科隆（Knicole Colon）：感谢您的款待

2011年，美国国家航空航天局（NASA）的开普勒（Kepler）任务发现了一颗名为开普勒16b（Kepler-16b）的行星，其中两个太阳落在地平线上，而不仅仅是一个。它被非正式地称为“类似Tatooine的行星”，因为Tatooine是科幻电影《星球大战》中卢克·天行者的故乡的名字。但是与电影不同的是，开普勒16b并不适合居住。这是开普勒16b（以黑色显示）及其宿星的图示。

吉姆·格林：妮可，为什么您特别对系外行星感到如此兴奋？

妮可·科隆（Knicole Colon）：我爱系外行星。我喜欢思考系外行星，它们的构成，它们的表面如何，它们具有什么样的云，它们具有什么样的植物生命。我认为所有这些都令人着迷，因为我们的太阳系中有八个行星，再加上许多其他小天体，现在我们知道成千上万的系外行星，所以这是一个很大的数目，到目前为止，它们似乎真的不同，所以这就是为什么我不断兴奋地越来越多地了解它们的原因。

吉姆·格林：好吧，你知道，我是在60年代长大的，直到阿波罗8号，当我们看到地球从月球上方升起时，我们才真正了解了地球，这完全改变了我对世界的看法了解这是我的家，这是一个星球，可以与其他星球进行比较，它确实改变了我的观点。因此，您已经具备了这种观点。

妮可·科隆（Knicole Colon）：那就对了。我的意思是，我仍然出生于发现系外行星之前，所以我隐约记得过系外行星的那段时间，但是我确实长大了，知道它不再是科幻小说了。那里确实有系外行星，我们可能并不孤单。

吉姆·格林：对。其中之一可能看起来像我们称为地球的美丽的蓝色大理石。

吉姆·格林：嗯，我们使用了各种望远镜，尤其是除了天基望远镜以外，您还使用了地基望远镜（光学和近红外望远镜）来寻找行星。您知道，您和您的团队确实使用过像千度极小望远镜过境测量望远镜这样的望远镜。您能告诉我更多有关这款地面望远镜的信息吗？您在寻找什么？

妮可·科隆（Knicole Colon）：当然。KELT Transit Survey是我七年前参与的一个非常有趣的项目，该调查的目的是在明亮的恒星周围找到巨型行星，以了解这些类型的行星有多常见。因为我们自己的太阳系中确实没有像这样的行星。这些是在短短几天内就可以打开的行星，因此，如果您想这样思考的话，它们的年份也只有几天之久。在KELT Survey中，它实际上是一个非常可爱的小型望远镜，因此，我们称其为Kilodegree Extremely Little Telescope是有原因的。它基本上使用直径为42毫米（孔径约为1.86英寸）的相机，并且它正在寻找飞行时，这实际上只是在测量恒星的亮度并寻找其亮度的周期性下降。

妮可·科隆（Knicole Colon）：这个倾角告诉我们，那颗恒星周围有一个行星，而且从我们的角度来看，我们可以一直看到它遍及地球。

吉姆·格林：那么，您什么时候开始用这架望远镜进行观测的，您发现了多少个行星？

妮可·科隆（Knicole Colon）：KELT调查总共发现了26个系外行星。因此，我大概参加了调查的大约一半，因此调查进行了大约14年，15年。

吉姆·格林：哇。

妮可·科隆（Knicole Colon）：是的。这是一个漫长的旅程，但实际上它只是在最近才停止运营，部分原因是因为TESS卫星（全天候的系外行星勘测卫星）的成功。因此，KELT在其鼎盛时期确实非常强大。但…

吉姆·格林：我懂了。

妮可·科隆（Knicole Colon）：现在，TESS接手了，但是没关系。

吉姆·格林：好吧，在您参与TESS之前，您已经参与了另一个壮观的系外行星飞行任务，那就是开普勒太空望远镜。

吉姆·格林：实际上，开普勒的持续时间比我们所谓的名义任务要长得多，并且它进行了各种行星观测。现在有成千上万的行星。那么，开普勒（Kepler）的发现使您真的很兴奋吗？您认为最激动人心的发现是什么？

妮可·科隆（Knicole Colon）：是的。对于我来说，我想我不得不说这是第一个外行星的发现。因此，这被称为开普勒16b，这是一颗围绕两颗恒星运行的行星。对我来说，想象一下在科幻小说中，在《星球大战》中是对的，对吗？

吉姆·格林：那就对了。牛油

妮可·科隆（Knicole Colon）：但是从开普勒任务中获得直接证据证明如此行星系统真是令人兴奋。现在，我们发现了更多的环绕行星，这更加令人兴奋。

吉姆·格林：对。我们不应该这样。是的。当涉及到这些事情时，我们应该期待意料之外的事情。是的，绝对。嗯，您也是哈勃太空望远镜科学团队的成员。您与该团队的活动是什么？您是如何参与HST的？

妮可·科隆（Knicole Colon）：是的，所以几年前，我结束了工作，…从NASA Ames移居到开普勒工作，到NASA Goddard工作，再一次，这种机会落在我的膝盖上，成为Hubble团队的一员。部分原因是我有系外行星背景，而目前的团队中没有任何具有特殊专业知识的人，所以我在那里确实做了很多宣传活动，无论是在公众还是在科学界。首先，让人们知道，哈勃太空望远镜经过30年的发展仍然保持着强大的发展，这是其中很大的一部分，但同时也要确保科学界拥有收集和分析数据所需的资源。来自哈勃。并以我对行星系外科学的特殊思维方式。

吉姆·格林：现在您正在参与TESS任务。告诉我们更多有关TESS的信息。

妮可·科隆（Knicole Colon）：是的。现在有太多令人兴奋的任务。TESS确实是在开…普勒的遗产基础上建立的。因此，开普勒发现了数千颗系外行星，但现在TESS自2018年以来一直在太空中飞行，所以我们刚刚成立了两年周年纪念日，当时它还发现了数百个，实际上实际上超过了一千个候选行星也是。但是与开普勒的不同之处在于，它在周围明亮的恒星周围发现了许多这样的行星，因此我们可以通过哈勃等其他设施跟踪这些恒星，从而真正详细地描述这些行星的特征并研究它们的大气。

吉姆·格林：因此，的确，开普勒观察了非常遥远的恒星周围的行星，而TESS正在寻找的恒星通常离地球更近。TESS调查中是否有新出现的行星令您兴奋？

妮可·科隆（Knicole Colon）：确实。我可能在这里有些偏见，但是我想说的最激动人心的发现之一就是我所在的团队所创造的发现，它是围绕一颗小恒星的三行星系统。但是其中一颗行星比地球还小，令人难以置信的是，我们正在附近这些明亮的恒星周围看到它们，并且已经使用哈勃望远镜对其进行了研究，以开始了解它们的作用气氛可能是由组成。

吉姆·格林：好吧，正如您所说，这类太空望远镜将看到这些过境，这意味着要观察恒星的光先下降然后再回升，因为行星移动到了恒星的前方，但是我们真正要做的是喜欢做的是确认这一点，这意味着p绕出该轨道，然后观看它再次发生。

吉姆·格林：开普勒观测到如此多的行星，因此我们能够与开普勒一起确定行星的分布。会有什么惊喜吗？

妮可·科隆（Knicole Colon）：因此，我作为系外行星科学家的目标是从我们自己的太阳系中了解常见的行星。那么，木星有多普遍？地球有多常见，对吗？但是开普勒走了来说：“等一下。实际上，在我们自己的太阳系中，最常见的行星实际上比海王星还小。”因此，它介于地球和海王星的大小之间，而我们的太阳系则没有这样的东西。那么，如何在我们的太阳系中找不到最普通的行星呢？这让我大吃一惊，这意味着我们还有很多东西要学习。

吉姆·格林：是的。实际上，这也是我最大的惊喜。您知道，当我成为行星科学家时，我想：“好吧，当星云坍塌时，我们将获得恒星，但也将有一些大行星。”我本以为会有很多木星，但事实并非如此。这些被称为超地球或微型海王星的较大行星，介于地球大小和海王星之间，而这些新行星的确令人兴奋。

吉姆·格林：好吧，您提到了这种新型的行星。这就是我要寻找的您最喜欢的行星，超级地球吗？

妮可·科隆（Knicole Colon）：你知道的，就是其中之一。我有很多喜欢的东西。那肯定是一个，只是因为它与我们的太阳系有很大的不同，但是我还对另一类新兴的类非常感兴趣，这些类就是所谓的极低密度行星，或者我喜欢将其称为浮肿的行星。在密度如此低的地方，基本上想像一下发泡泡沫的密度。这就是我们在这里所说的。

妮可·科隆（Knicole Colon）：而且它们的大小是木星，所以这是一种欺骗。您会认为，“哦，它们只是巨大的行星。”但是那时他们的人数很少，我很想知道这些人是如何形成和发展的，并保持这种真正的蓬松气氛，因为这大概就是这里发生的事情。所以，找到那个

吉姆·格林：那就对了。

妮可·科隆（Knicole Colon）：… 很有趣。

吉姆·格林：确实。木星，如果它是一个大鱼缸，您可以在该鱼缸中放一千个地球，而木星的质量仅是地球质量的300倍。因此，这意味着它的密度远远小于地球的密度。因此，核心是什么，它的组成是什么，是否存在岩石物质，因此就行星形成而言，还有很多物理学上的意义，这些浮肿的大行星会告诉我们。

妮可·科隆（Knicole Colon）：绝对地。

NASA天体物理学家Knicole Colon和Elisa Quintana贴有NASA系外行星飞行任务的贴纸。

吉姆·格林：好吧，您还参与了另一项活动，那就是我们全新的奇妙望远镜-詹姆斯·韦伯太空望远镜。您在特定任务中扮演什么角色？

妮可·科隆（Knicole Colon）：是的。我很高兴能担任这个职务。它基本上围绕着所有系外行星，所以我在所有方面都与系外行星互动，既进行了公众宣传，又与科学家就Webb如何研究系外行星以及已经计划如何研究系外行星进行了交流。因此，例如，我们已经有计划研究系外行星的程序，以确保它们了解科学第一年的计划。

妮可·科隆（Knicole Colon）：实际上，我还与Webb团队的其他成员一起工作，以确保我们拥有所有必要的工具来分析系外行星数据，以便我们可以确保提取科学结果并向他们学习。您知道，那是最终目标。

妮可·科隆（Knicole Colon）：基本上，它将能够访问我们目前无法使用太空望远镜访问的这些长红外波长。不仅如此，它还提高了灵敏度，因此我们可以对很小的信号进行这些测量。例如，系外行星的大气。但是，除了科学之外，还有这些类型的观测功能，考虑Webb的技术方面真的很巧妙。我的意思是，韦伯拥有这个巨大的6.5米主镜，实际上它由18个独立的部分组成，这些部分将在望远镜启动后展开，然后将它们作为一个单独的镜子使用。

妮可·科隆（Knicole Colon）：因此，整个太空事物的发展确实令人着迷，确保其正常运行是整个“另一场比赛”。而且，更不用说Webb了，它实际上具有一个网球场大小的遮阳罩，这将使Webb保持凉爽，从而可以进行这些真正敏感的测量。因此，所有这些不同的特殊类型的组件结合在一起，以确保我们可以做一些真正的开创性科学。

吉姆·格林：是的，所以韦伯是我们有史以来最大的太空望远镜，就其在那个红外范围内看到不同物体的能力而言，它绝对是太棒了。太空中任何热的东西都会产生一个可以看到的信号，因此我们所有的行星仍在冷却，直到46亿年前。因此，我对Webb可以做什么感到非常兴奋。不仅可以看到我们的太阳系，还可以看到各种系外行星。那么，您认为韦伯在研究这些系外行星方面将做出的最大贡献是什么？

妮可·科隆（Knicole Colon）：韦伯将要研究的实际上是各种各样的行星，从像地球一样小的，比我们的太阳小得多的轨道恒星，到围绕巨型恒星运行的巨型行星。因此，我认为Webb确实能够为我们提供除哈勃已经给我们提供的信息以外的新信息。借助Webb，我们将能够寻找系外行星大气中甲烷，一氧化碳，二氧化碳，这些类型的化学物质的具体证据，这些对于理解这些系外行星如何形成，它们的大气如何形成非常重要。 ，它们如何演变？因为所有这些再次帮助我们了解我们自己的太阳系行星。因此，我们可以获得的任何信息实际上都将真正帮助我们向前迈进。

吉姆·格林：因此，的确，如果韦伯看到这些系外行星及其大气，它将在红外线中寻找什么？

妮可·科隆（Knicole Colon）：是的，所以韦伯实际上有两种看待系外行星的方式，因此我们已经讨论过韦伯看待过境系外行星的方式。因此，韦伯会看到一颗行星经过，或者有时它看起来是行星经过恒星之后，在那种情况下，您要测量系统亮度的下降，然后提取该信息是光波长的函数。因此，在红外光中，您最终会寻找基本上是在光线下浸入的光，这告诉您：“哦，这颗行星的大气层中吸收了甲烷。”这是我们在Webb上可以看到的，而且我们可以对所有大小的系外行星做到这一点，从大型的到小型的。韦伯将能够为许多行星做到这一点。

妮可·科隆（Knicole Colon）：但另一方面，韦伯也可以拍摄行星的直接图像。因此，基本上就像某人可能会用手机上的相机拍照。当然，尽管如此，韦伯的仪器设计有所不同，因此当您拍摄带有行星的恒星照片时，仪器的设计是要抑制该星光，因为它比该行星超亮，并且您只是想要从地球上发出微弱的光芒，这就是我们想要达到的目的。然后，类似地，您可以说：“哦，大气中有甲烷，二氧化碳吗？”从那个小苍白的点开始。

妮可·科隆（Knicole Colon）：当然，困难在于，岩石行星的大气确实非常稀薄，因此韦伯能够提供我们第…一眼了解岩石小行星的大气的能力，而这也许也是合适的温度。在其表面上有液态水，并且可能是在其表面上具有生命的正确条件。但是我认为Webb确实是这里旅程的第一步，在那里，我们现在正在设计未来的望远镜，并考虑将其制造出来，这可以进一步推动界限的发展，并为我们提供以下确凿的证据：“好的，这具有一种有利于生活的氛围。”

吉姆·格林：好吧，那真的很令人兴奋。您个人认为地球之外还有生命吗？

妮可·科隆（Knicole Colon）：你知道我会的。我确实认为。我不知道会有什么样的生活，如果它是地球上发现的任何东西，但与此同时，地球有那么多不同类型的生活存在于许多不同的环境中，我只是没有看看地球以外如何没有生命。也许我们会在我的一生中发现它。一个人可以希望。但-

吉姆·格林：不，我们必须能够做到这一点。我们在路上很热。

妮可·科隆（Knicole Colon）：那就对了。

吉姆·格林：所以，不要放弃。开始吧，让我们开始吧。

吉姆·格林：好吧，妮可，我总是喜欢问我的客人，那是什么事件，人物，地点或发生在他们身上的事情，使他们如此兴奋，以至于他们成为了今天的科学家。我称该事件为重力辅助。那么，妮可，您的重力辅助是什么？

妮可·科隆（Knicole Colon）：我可以给出两个答案吗？

吉姆·格林：当然。是的，有时候我们每个人都需要一些额外的东西。

妮可·科隆（Knicole Colon）：是的。好吧，对我来说，这是两个同时发生的事件。的确，这归结为一个年轻的少年，而我父亲开始鼓励我对天文学产生兴趣的同时，我也爱上了科幻小说，而他的兴趣来自他只是对天文学感兴趣的事实。一切，所以他看到我开始喜欢科幻小说，并且某些电影确实激发了我的兴趣，并且他鼓励我追求天文学。这些事情真的让我对成为科学家的想法感到兴奋，而直到今天，我仍然对成为科学家感到兴奋，所以我想一切都成功了。

吉姆·格林：好吧，正如您所说的科幻小说中的一部分，我现在可以看到为什么您如此兴奋地找到Tatooine，这是一颗围绕两颗恒星运行的行星。但是我听说您对卡尔·萨根（Carl Sagan）所写的《联系》以及随后的有关在地球之外寻找生命的电影感到非常兴奋。

妮可·科隆（Knicole Colon）：是的。100%.那是真正让我感到震惊的第一批书籍和电影之一。我的意思是，我想知道如果我们找到生命会怎样？人类将如何反应？我们将如何与他们沟通？我长大后真的可以自己做这样的事情吗？然而，多年以后，我就在这里。

吉姆·格林：那就对了。

妮可·科隆（Knicole Colon）：与TESS和Webb一起实现该目标。

吉姆·格林：那就对了。确实。其实你是对的。我们还需要开始思考一些即将发生的事情，或者当我们确定地球以外还有生命时会发生什么，我们将如何解释它，我们将如何与之互动。公众，我们认为他们的互动将会是什么，他们的反应，并试图预见到这些。

妮可·科隆（Knicole Colon）：是的。这将非常有趣。这就是为什么我希望我也能在那时发生。在我的一生中。

吉姆·格林：好吧，只要做到这一点。我要你那样做。我要你找到它。

妮可·科隆（Knicole Colon）：我会努力的。

吉姆·格林：好的。好，好伟大的。好吧，妮可，非常感谢。今天，我非常高兴与您谈谈您的所有丰富经验，以及我们在寻找系外行星到地球以外的生命方面所取得的进展。

妮可·科隆（Knicole Colon）：非常感谢您有我。我真的很喜欢和你聊天。

吉姆·格林：好吧，下次我们继续寻找地球以外生命的旅程时，请加入我的行列。我叫Jim Green，这是您的“重力辅助”。