导读 未来的太空天文台可以利用日食来梳理系外卫星的数量。如果您像我们一样，您仍然沉浸在上个月日全食带来的天体欣喜之中。月球遮挡太阳的奇观...

未来的太空天文台可以利用日食来梳理系外卫星的数量。如果您像我们一样，您仍然沉浸在上个月日全食带来的天体欣喜之中。月球遮挡太阳的奇观过去也为天文学家提供了独特的科学机会，从发现氦到证明广义相对论。现在，遥远的系外行星系统中的日食可能有助于寻找难以捉摸的系外卫星。

密歇根大学与约翰霍普金斯大学应用物理实验室、麻省理工学院物理系和卡夫利天体物理和空间研究所合作开展了一项最新研究，题为“利用宜居世界天文台I探测系外卫星和外星体：探测地球-月球模拟阴影和日食”，该研究发布在arXiv预印本服务器上，旨在利用未来的任务寻找遥远系统中的日食、凌日和掩星。

寻找系外卫星

该研究的主要作者玛丽·安妮·林巴赫(密歇根大学)告诉《今日宇宙》：“与现有的天文台不同，HWO很可能能够使用多种检测方法来检测系外卫星。”“在我们通过日食探测到外月的系统中，我们也许能够观察到其他特征，例如月球和行星的组合反射光谱内来自月球的光。”

拟议的宜居世界观测站(HWO)源自LUVOIR-B(大型紫外光学和红外探测器)概念。Astro2020太空天文学十年调查强调了这一点。HWO将从太阳-地球L2拉格朗日点(欧几里得和JWST的当前所在地)开始工作，并于2030年代中期通过SLS或猎鹰重型火箭发射。

HWO将采用自由飞行的“星盾”，使其能够直接观察绕恒星运行的系外行星。但真正吸引观察者的是看到大卫星绕所述行星运行的想法。迄今为止，诸如Kepler-1625b和Kepler-1708b等系外卫星探测的说法仍然难以捉摸。然而，如果这些卫星沿着各自的黄道面运行，当这些卫星进入行星的阴影时，我们会看到明显的亮度下降，然后将它们的阴影投射回主星上。

日食、凌日和掩星

在天文学中，我们将这种日食凌日模式称为一系列相互事件，即一个物体从另一个物体前面经过。在我们的太阳系中，木星就是一个典型的例子。地球和月球每年在所谓的日食季节期间会经历两次类似的事件。

“HWO的主要任务是寻找绕其他恒星运行的行星上的生命特征。为了实现这一目标，HWO需要观察许多附近的恒星系统，有时一次观察几天，”林巴赫说。

“在这些观测过程中，HWO将测量系统中直接成像的行星反射的光。如果在此期间发生外食(或凌日)，我们将在日食期间观察到来自行星的明显较少的光(对于地球-月球模拟，最多可减少约30%，具体取决于轨道相位)。”

我们已经对“日食”或凌日事件从远处看是什么样子有了一些了解。2008年，NASA将深度撞击航天器重新用于EPOXI(两个缩写词的组合：深度撞击扩展调查和太阳系外行星观测和表征任务)。回顾地月系统，EPOXI看​​到了一系列凌日现象。这些让研究人员对此类事件可能是什么样子有了一些了解。

寻找地球类似物

宜居世界观测站将在近红外波段工作，在这个波段，大卫星的亮度可能会超过它们的宿主世界。通过地月模拟系统，HWO预计将在10秒差距内观测到2-20个相互事件。较大的气态巨行星事件可能在20秒差距之外也能被探测到。

“由于HWO将可以使用多种外卫星探测方法，并且我们预测这些方法将有助于外卫星探测，因此HWO可能能够揭示有关外卫星总体的一般信息，例如类地行星周围的大卫星有多常见或罕见，或者很容易发现外卫星的物理环境，”雅各布·勒斯蒂格-耶格(华盛顿大学)说。“如果HWO能够探测到许多外卫星，那么这可能为未来此类群体研究打开大门。”

可以肯定的是，通过系外卫星产生的日食来探测系外卫星将会很困难。这将代表宜居世界观测站的最前沿能力。这种方法还必须应对错误信号。这些包括可能的“外环”，甚至天气变化和旋转会改变主星主星的反照率或整体亮度。

从好的方面来看，研究人员指出，年轻的系统应该会产生更多的相互事件。想一想早期的地月系统，当时月球第一次从地球脱离并且距离地球更近。这颗原始月亮会在天空中显得很大，产生大量的日食。

系外卫星的种群

“我们正在研究的下一个方面是围绕宜居带气态巨行星运行的‘类地’卫星的光谱可探测性，”林巴赫说。“虽然这类卫星经常出现在流行文化中(例如恩多和潘多拉)，但如果它们存在的话，HWO可能是第一个能够探测和描述它们的天文台。”

最终，所描述的方法可以探测到整个系外卫星群，从而让我们能够有权威地说出它们在宇宙中有多么普遍。