业余天文爱好者如何为未来系外行星观测提供帮助？

大型天文台需要精确的时间信息来测量尽可能多的系外行星大气，天文学家有能力保持情报的新鲜。

NASA的TESS卫星发现了第一颗凌日系外行星，这是一幅艺术家的概念图，美国国家航空航天局戈达德

在观测太阳系外行星的大气层时，即使是像詹姆斯·韦伯太空望远镜这样的最先进的天文台也需要业余天文学家的帮助。

在詹姆斯·韦伯(James Webb)有望在2021年发射后，它将成为少数几个能够测量系外行星大气组成的精英望远镜之一。但是这样做需要明确地知道什么时候去看。该观测站需要在行星从其恒星前方经过或过境时捕获它们，在凌日过程中，星光会穿过行星的大气层，并在恒星的光谱上留下化学成分的印记。

对于任何给定的行星来说，正确的时间将取决于对未来凌日的准确预测，但是，这些预测的准确性取决于现有观测中固有的不确定性，这就是业余天文学家可以提供帮助的地方，罗伯特·泽勒姆(Robert Zellem)说。在3月23日发表在arXiv.org上的一篇论文中，他和他的同事们提出，使用小型望远镜的平民科学家可以保持凌日观测的“新鲜”，从而减少在詹姆斯·韦伯(James Webb)和类似任务上的时间浪费。

泽勒姆说:“我知道有很多业余天文学家，他们有非常好的望远镜，能够进行非常精确的观测。“即使是用一个6英寸的小望远镜，你也可以得到很好的光线曲线。”

阿斯特的插图中展示了詹姆斯·韦伯太空望远镜。美国国家航空航天局

未来任务的麻烦在于系外行星凌日时间的任何变动空间都必须添加到观测时间中。泽勒姆解释说：“如果有10分钟的不确定性，那么你就需要在观察时间表中增加额外的10分钟。”更重要的是，这种不确定性会随着时间的推移而增加，研究小组计算出，现在一分钟的不确定性将在10年内增加到15小时左右。

“我们只有这么多的时间去观察，”JWST系外行星科学的领导Knicole科隆(NASA戈达德太空飞行中心)说，为了降低这些不确定性以及相应的观测开销，天文学家需要周期性地重访已知的凌日行星，并保持时间信息的实时更新。“这就是这项工作发挥作用的原因，”她说。“这实际上是为了提高未来观测的效率。”

为了了解业余天文学家们可能会如何提供帮助，泽勒姆和同事们用美国国家航空航天局(NASA)的微型天文台望远镜观察了14次凌日现象。根据这些观测结果，他们计算出，即使是一台6英寸的望远镜，也能提供足够的精度，为近200颗系外行星(所有已知凌日行星的子集，加上NASA的TESS任务预计会发现的行星)提供最新的时间信息。

一个由16名观察员组成的小范围望远镜可以做更多的事情，利用他们联合起来的聚光能力来观察更微弱的目标和更微妙的过境。该团队估计，业余爱好者在JWST上进行200颗行星的调查时，最多可以节省5000天的观察时间，而在计划于2028年发射的欧洲天文台ARIEL上进行1000颗行星的调查时，最多可以节省1万天的观察时间。

欧洲Spaec机构的ARIEL卫星将于2028年发射，它将探测到大气层中大约1000个系外行星上的分子，爱丽儿将在穿越行星大气层时，在主恒星的光谱中发现这些分子的化学指纹。ESA / C。卡罗和ATG Medialab

一个业余爱好者主导的努力可能会非常方便，因为苔丝任务为这些天文台积累了更多的潜在目标，科隆说，虽然JWST已经有大约30颗经过精心研究的系外行星被挑选出来，供其使用一到两年，但是来自TESS的新发现的行星还没有被观察到的那么多，她说，在业余爱好者和专业人士之间，“我们现在能够真正得到苔丝需要的后续持续提供，其中一些将是詹姆斯·韦伯的理想目标。”

业余人员对专业任务的支持并不及时，即使对TESS任务也是如此。例如，美国变星观测者协会(AAVSO)创建了一个在线数据库，会员可以上传对行星宿主恒星的观测结果。AAVSO的成员也支持哈勃主导的探测15颗系外行星大气层的努力，并观察了一些TESS目标，以帮助从真正的系外行星中筛选出假阳性结果。

泽勒姆和同事们正在启动系外行星观察(Exoplanet Watch)，这是一个帮助业余爱好者从TESS和其他行星搜寻工作中优化系外行星凌日时间的项目，不需要特别的专业知识——只需要合适的设备和帮助的意愿，该团队甚至提供了开源软件来自动进行所有的图像分析，获取原始图像并绘制出光线曲线和交通模型。

泽勒姆说，“系外行星观察”计划在今年夏末正式启动，目前大约有70名测试者，而且这个团队还在寻找更多的测试者，他们还与AAVSO合作，任何人都可以上传他们对凌日系外行星的观测结果，他指出，任何使用系外行星观察数据的同行评议论文都将包括业余天文学家作为合著者。

泽勒姆说：“我一直对公民科学、教育和公共宣传工作充满热情，这项工作将他的热情结合在一起，在未来几年，天文学家将能够探索尽可能多的遥远的世界。

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