布朗研究人员帮助建立望远镜来研究系外行星的大气层

一名布朗大学的教授和他的学生将在建造和操作一架新望远镜的过程中发挥关键作用，这架望远镜旨在解开围绕遥远恒星运行的行星的秘密。

物理学教授格雷戈里·塔克(Gregory Tucker)收到了美国宇航局250万美元的拨款，用于为系外行星气候红外望远镜(EXCITE)建造组件。该仪器被设计为悬挂在高空气球上飞行，它结合了一个强大的望远镜和光谱仪，能够探测系外行星的大气特征。特别地，EXCITE将会研究热木星，这类行星的大小与地球太阳系中最大的居民差不多，但轨道却惊人地接近它们的主恒星。

塔克说:“当人们第一次搜寻系外行星时，没有人预料到热木星的存在，因为不清楚它们是如何形成的。”“但事实证明，它们非常常见。由于它们的大小，我们可以测量它们的大气属性，了解它们的大气动力学。”

EXCITE仪器就是专门为此设计的。该项目由美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的研究员彼得·纳格勒(Peter Nagler)领导，他在布朗大学攻读博士期间帮助塔克开发了该仪器的想法。

EXCITE是专门设计用来探测大气动力学的。

 

塔克说，在研究大气层时，EXCITE将比太空望远镜和其他大型仪器有一些明显的优势。太空望远镜的观测时间非常宝贵，这意味着它们通常能相对较快地观测许多不同的目标。另一方面，EXCITE将能够连续数天盯着单个行星，因为这些行星围绕它们的主星运行。

热木星的轨道周期很短，不到10天，这意味着EXCITE可以从一个行星的整个轨道周期收集持续的数据。这可以提供大气组成的详细信息，以及追踪由温度和压力驱动的关键动态。

例如，Tucker说EXCITE可以通过研究一颗行星的次恒星点——离主恒星最近的点——来确定它的风速。

塔克说:“你会认为这个最近的点是地球上最热的地方，因为它一直被恒星加热，但事实上我们倾向于看到一个小的东移。”“这是因为大气在重新分配热量，我们可以利用这种变化来确定风速。”

为了进行这类观测，EXCITE将在南极洲上空飞行25英里。这样的高度消除了地球大气层的干扰，南极洲上空的大气层已经很干净、干燥，是望远镜观测的最佳地点。为了达到这个高度，suv大小的EXCITE仪器将被拴在一个足有足球场大小的气球上。

在布朗大学将要开发的组件中，有一个用于仪器光谱仪的低温系统。光谱仪内部的光学产生的干扰可能会模糊研究人员试图探测到的信号。通过冷却光学系统，研究团队可以将这种干扰降到最低。

塔克说:“我们基本上是把它放在一个装有机械冷却器的大保温瓶里。”

塔克的团队也将帮助整合和组装整个仪器。当EXCITE准备起飞时，塔克和他的学生将提供飞行支持和数据分析方面的帮助。该团队希望明年开始制造组件，并在未来几年内开始飞行。

最终，塔克希望EXCITE能提供其他仪器无法捕捉到的系外行星大气层的数据——这些信息可以帮助科学家更好地理解太阳系的形成和进化。而且，EXCITE提供的技术见解可以进一步推动系外行星大气层的研究。

塔克说:“最终，我们希望能够研究较小的地球大小的系外行星的大气层，但目前的技术还不够成熟。”“我认为这可能是研究这些更像地球的行星的一条很好的途径。”