第268章 太空望远镜（一）

第二，恆星周围必须存在行星，且这颗行星体积足够大，或距离母星足够近，能够遮挡足够多的光线，让我们观测到亮度变化。这也是最初发现的系外行星几乎都是体积巨大、近距离围绕母星运行的“热木星”的原因，这类行星最容易被观测到。

行星体积越大，遮挡的光线越多；距离母星越近，遮挡的光线也越多，且运行到恆星与地球之间的概率也越高。

像冥王星这样体积小、距离母星遥远的天体，几乎不可能与恆星、观测者形成三点一线，体积过小、距离过远也让它遮挡的光线微乎其微，而且它的公转周期极长。

第三，需要长期观测这些恆星，不仅要观测到一次亮度下降，还要观测到这种下降的周期性重复。

对於外星观测者来说，地球每年会遮挡一次太阳光，而冥王星每隔几个世纪才会遮挡一次。除非至少观测到两次、最好是三次周期性亮度下降，否则无法做出有效判断。

观测到至少两次周期性下降后，就能根据周期確定行星的存在，计算出它的公转周期，再结合恆星质量，算出它与母星的距离。

之后可以根据恆星的亮度，判断这颗行星是否处於宜居带——也就是距离母星远近適中、表面可能存在液態水而非冰冻或沸腾的区域。

如果地球围绕一颗质量更大的恆星运行，且距离不变，那么地球的公转周期会更短，同时地球也会被高温焚毁，因为质量更大的恆星亮度会呈指数级提升。

一颗质量是太阳两倍的恆星，亮度並非太阳的两倍，而是约十倍。我们也不可能存在於这样的恆星周围，因为质量两倍於太阳的恆星寿命仅10亿年多一点，而太阳的年龄是46亿年。

太阳诞生40亿年后，地球上才出现最初的动物，还不是复杂动物，海绵通常被认为是地球上最早的动物。

因此，我们並非只是寻找遥远恆星周围的行星，过去十年我们已经发现了数千颗系外行星，我们真正寻找的是每一个恆星系统中宜居带內的行星。

克卜勒望远镜採用的凌日法是探测系外行星的有效方法之一。例如，如果我们观测到一颗质量约为太阳一半、亮度约为太阳五倍的恆星，每750天出现一次持续一天左右、亮度下降不到1%的情况，就可以判断这颗恆星周围存在一颗大小与地球相近的行星，距离母星约1.8个天文单位，也就是日地距离的1.8倍。

这颗行星接收到的恆星辐射量约为地球的1.5倍，温度较高，但或许仍处於宜居范围。

我们不会关注遮挡光线超过1%的行星，因为这类行星体积过大，不可能是宜居的岩质行星；而遮挡光线远超过1%的天体，体积会极其庞大，即便在那样的轨道上，也远超气態巨行星的尺寸。

当我们连续数年、每天收集15万颗恆星的观测数据时，不会直接查看原始数据，而是通过计算机筛选出我们需要的信息。

接下来进入第三个主题：**塔比星的异常现象**。

塔比星的质量是太阳的1.5倍，亮度是太阳的五倍，我们观测到它出现了两次异常亮度下降：第一次下降幅度为15%，第二次为22%。

第一次下降发生在2011年3月，第二次在2013年2月，两次间隔约750天。

克卜勒望远镜於2009年3月发射，因此我们恰好错过了2009年的那次可能的亮度下降；而2015年4月望远镜出现故障，又错过了当年的下降。

2017年5月我们再次观测到了亮度下降，这次下降幅度极大，且完全不符合宜居带类地行星的特徵。

以这样的公转周期和距离，这颗天体接收到的辐射量比金星还多，体积也远大於木星。

第二次大幅亮度下降的过程极不规则，亮度先大幅下降，再轻微回升，隨后又继续下降，这种表现更像是双行星同时凌日，或是多颗行星偶然匯合后一同从恆星前方经过。

在此之前，没有人预测到这一现象会发生，而发现这一异常的，是“行星猎人”项目中手动筛查数据的公民科学家志愿者。

“公民科学家”只是一个好听的说法，我更愿意称他们为业余天文学家，天文学发展一直以来都离不开业余爱好者的贡献。无论如何，我很讚赏这种让更多人参与到行星探测中的举措。

眾筹资金和志愿者参与，正逐渐成为政府或大型企业研究之外的一种可行替代方式，尤其在搜寻地外文明和天文学领域，我认为这一趋势极具意义，未来也会有更多相关探討。

我们没能及时观测到2015年初的第三次亮度下降，否则可以在克卜勒望远镜故障期间，用其他设备进行观测。

当天文学家发现这一异常时，都感到极为震惊，这颗恆星也因此被戏称为“wtf星”，官方说法是“亮度异常波动之星”，我个人更倾向於直译“到底是什么情况”。

最终，人们不再使用它的克卜勒星表编號或这个非正式暱称，而是以研究团队的第一作者、天文学家塔比莎·博亚吉安的名字命名它为“塔比星”。

她也主导了眾筹项目，筹集资金用更多设备、在更多波段对这颗恆星进行详细观测。

这就是塔比星的异常现象，我们恰好错过了2009年克卜勒发射前的那次下降，又因设备故障错过了2015年的下降，因此目前掌握的数据依然有限。

第四个主题：**这些观测数据能告诉我们什么**。

首先，如前所述，在这样的轨道距离上（略小於日地距离的两倍）出现如此大幅度的亮度下降，说明遮挡天体的体积极其庞大，远大於木星。

其次，这个天体接收到的辐射量比地球多50%，温度更高。

需要说明的是，塔比星是一颗f型主序星，或是处於演化晚期的亚巨星，它的亮度略高於同质量的主序星，但远不及红巨星。

此前人们认为这是一颗接近生命末期的年老恆星，但这一观点近期受到了质疑，后续会详细说明。

这类质量的恆星寿命约30亿年，而太阳的年龄是46亿年。这里我要先强调一个和外星假说相关的关键点：这颗恆星的最大寿命，差不多相当於地球上多细胞生命刚刚出现时太阳的寿命。