哈勃望远镜和新视野号聚焦天王星

在一项新研究中，天文学家将 NASA/ESA 哈勃太空望远镜拍摄的天王星高分辨率图像与 NASA 新视野号航天器拍摄的更远的景象进行了比较。他们的结果可以作为“地面实况”观测结果，作为解释未来天文台系外行星直接成像数据的基准。

对系外行星进行直接成像是了解其潜在宜居性的关键技术，并为我们太阳系的起源和形成提供了新的线索。

天文学家使用直接成像和光谱法来收集来自被观测行星的光并比较其在不同波长下的亮度。

然而，由于系外行星距离我们太远，因此对其进行成像是一个非常困难的过程。

它们的图像仅仅是一些针尖大小，因此并不像我们所看到的围绕太阳运行的行星的近距离视图那样详细。

天文学家也只能在“部分阶段”直接对系外行星进行成像，即从地球上看，只有一部分行星被其恒星照亮。

由于一些原因，天王星是测试其他望远镜未来对系外行星进行远距离观测的理想目标。

首先，许多已知的系外行星也是性质相似的气态巨行星。此外，在进行观测时，新视野号位于天王星的远端，距离地球 105 亿公里(65 亿英里)，因此可以研究其暮光之月——这是地球上无法做到的。

在那个距离，新视野号看到的行星图像在其彩色相机——多光谱可见光成像相机中仅仅是几个像素。

另一方面，哈勃望远镜凭借其高分辨率，在距离天王星 27 亿公里(17 亿英里)的低地球轨道上，能够看到这颗气态世界白天一侧的云层和风暴等大气特征。

麻省理工学院天文学家萨曼莎·哈斯勒说：“虽然我们预计天王星在每个观测滤镜下都会呈现出不同的外观，但我们发现，从不同视角拍摄的新视野数据表明，天王星实际上比预测的要暗。”

我们太阳系中的气态巨行星拥有动态多变的大气层和不断变化的云层。这在系外行星中有多常见?

通过从哈勃望远镜上了解天王星云层的细节，研究人员能够验证新视野数据的解读。

就天王星而言，哈勃和新视野号都发现其亮度并没有随着行星的自转而变化，这表明云层特征并没有随着行星的自转而改变。

然而，新视野号探测的重要性在于该行星反射光的相位与哈勃或地球或地球附近的其他天文台所能看到的不同。

新视野号探测器显示，在部分相位和高相位角下，系外行星可能比预测的要暗，并且大气层在部分相位下对光的反射也不同。

“新视野号从其他任何方式都无法观测到的有利位置对天王星进行的这些具有里程碑意义的研究，为该任务带来了新的科学知识宝库，并且像该任务中获得的许多其他数据集一样，为我们了解太阳系的世界提供了令人惊讶的新见解，”新视野号首席研究员、西南研究所研究员艾伦·斯特恩博士说。

哈斯勒博士说：“美国宇航局即将于 2027 年发射的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜将使用日冕仪遮挡恒星的光，以直接观察气态巨行星。”

“美国宇航局的宜居世界观测站正处于早期规划阶段，它将成为第一台专门设计用于搜寻围绕其他恒星运行的地球大小的岩石行星的大气生物特征的望远镜。”

“研究天王星等已知基准在遥远成像中的表现，可以帮助我们在准备未来任务时有更强劲的预期。这对我们的成功至关重要。”

科学家本周在美国天文学会行星科学分会年会DPS56上公布了相关研究成果。