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天文学家在木星上测试系外行星仪器

导读 欧洲南方天文台的甚大望远镜 (VLT) 有一台名为 ESPRESSO 的高分辨率摄谱仪,专门用于探测和表征系外行星。天文学家最近用该仪器进行了

欧洲南方天文台的甚大望远镜 (VLT) 有一台名为 ESPRESSO 的高分辨率摄谱仪,专门用于探测和表征系外行星。天文学家最近用该仪器进行了测试,研究木星的大气和风。他们使用一种称为多普勒测速的技术来测量太阳光在行星云层中的反射,从而可以即时测量云层的风速。该技术也已在金星上使用,并将指导未来对系外行星的研究。

ESPRESSO是用于岩石系外行星和稳定光谱观测的阶梯光栅光谱仪。该仪器结合了所有四个 VLT 望远镜的光线,捕捉来自 VLT 四个单元望远镜中每个 8.2 米镜子的光线。这种结合使得 ESPRESSO 实际上成为世界上最大的光学望远镜。

这种类型的观测能力被用来测量宇宙中基本物理常数的变化,并分析附近星系中恒星的化学成分。作为行星猎人,它可以在类太阳恒星的宜居带中寻找地球双胞胎。

里斯本大学(葡萄牙)科学院天体物理和空间科学研究所 (IA) (Ciências ULisboa) 的研究人员开发了多普勒测速方法,最初是为了研究金星,使他们能够对其大气进行数年建模。

他们想测试一种新方法,使他们能够研究和监测遥远的气态系外行星的大气。

ESPRESSO(用于岩石系外行星和稳定光谱观测的阶梯光栅光谱仪)仪器收集来自智利 ESO 甚大望远镜的所有四个 8.2 米望远镜的光线。组合的光收集区域使其成为现有最大的光学望远镜。图片:ESO/L。卡尔卡达

该测试于 2019 年 7 月进行,在五个小时内,研究小组将 VLT 指向木星的赤道带,那里的轻云位于更高的高度,以及木星的南北赤道,对应于下降的空气和它在大气层的更深层形成黑暗、温暖的云带。

“其中一个困难集中在木星圆盘上的‘导航’,也就是说,由于 VLT 望远镜的巨大分辨率,我们要准确地知道我们指向木星圆盘上的哪个点。”里斯本新闻稿。“困难在于,当木星在赤道的自转速度约为每秒十公里时,我们要以每秒几米的精度确定风,而且由于木星是一颗气态行星,因此问题变得更加复杂,并且它不是刚体,它会根据我们观察点的纬度以不同的速度旋转。”

借助 ESPRESSO,该团队能够测量木星上 60 至 428 公里/小时的风速,不确定性小于 36 公里/小时。

该团队在论文中写道:“根据之前的参考观测,比较云跟踪方法和我们新的多普勒测速方法之间的结果,我们发现它们之间有很好的一致性,证明了该技术的有效性。”

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