- 美國宇航局的苔絲衛星及其成像凌日系外行星的能力。開普勒給了我們比任何其他任務更多的系外行星，它通過凌日法揭示了它們。有了苔絲，我們希望進一步擴展我們的能力，使用同樣的方法和更先進的設備和技術。
科學上總是有新的發現和成就，某些領域最近取得了革命性的進展。一代人以前，人類還不知道太陽以外的恆星周圍是否有行星；今天，我們已經發現了數千個有行星圍繞它們運行的星系。不同質量的行星繞著各種類型的恆星運行的距離相差很大，天文學家們正在為這一天做準備，我們可以直接拍攝地球大小的系外行星，以尋找地外生命的跡象。如今，在開普勒之後但詹姆斯韋伯之前的世界裡，苔絲是主要的外行星探測任務。任務進行了一年，它完成了什麼？
- 開普勒望遠鏡的設計初衷是尋找行星凌日現象。在凌日現象中，一顆圍繞恆星運行的大行星可能會擋住一小部分光線，將其亮度降低“至多”1%。一個世界相對於它的母星越小，你需要建立一個強大信號的凌日就越多，它的軌道週期越長，你需要觀察的時間就越長，才能得到一個高於噪音的探測信號。開普勒成功地完成了這一任務，在我們以外的恆星周圍發現了數千顆行星。
苔絲和開普勒的工作原理有一些相似之處。
- 苔絲和開普勒都測量來自目標恆星(或一組目標恆星)的光，
- 它們在相對較長的時間內監測光的總輸出，
- 他們尋找恆星總通量的週期性下降，
- 如果這種傾角在頻率和大小上重複出現，兩者都會提取出潛在候選行星的半徑和軌道距離。
這是尋找系外行星候選行星的凌日方法的本質，開普勒在其最近結束的2009年開始的任務中使用了這一方法。多虧了開普勒，在不到十年的時間裡，已知的系外行星數量從幾十顆飆升至數千顆。
- 今天，我們已經知道了4000多顆被證實的系外行星，其中有2500多顆是在開普勒的數據中發現的。這些行星的大小範圍從比木星大到比地球小。然而，由於開普勒望遠鏡的大小和任務的持續時間的限制，大多數行星都非常熱，而且離恆星很近，只有很小的角距。苔絲對它發現的第一顆行星也有同樣的問題：它們的溫度更高，軌道更近。只有通過專門的長週期觀測(或直接成像)，我們才能探測到週期較長的行星。
然而，開普勒的主要任務與苔絲的主要任務有著根本的不同。開普勒的目標是儘可能詳細地描述儘可能多的恆星的行星系，而苔絲特別關注的是尋找和描述離地球最近的恆星周圍的系外行星系統。這兩個雄心壯志在科學上都很有用，也很重要，但苔絲所做的根本無法與開普勒相比。
為了實現這一目標，開普勒望遠鏡的主要任務是沿著銀河系的一個旋臂，對天空中的一小塊區域進行連續觀測。這些觀測歷時三年，涵蓋了超過10萬顆位於3000光年之外的恆星。數千顆這樣的恆星被發現呈現出這樣的凌日現象：如果每顆恆星擁有的行星都隨機排列在我們的視線範圍內，那麼你所期望的凌日數量是相同的。
- 開普勒的視野包含大約15萬顆恆星，但凌日現象只被觀測到幾千顆。從理論上講，幾乎所有這些恆星都應該有行星，但從我們的角度來看，只有一小部分行星系統應該有足夠好的對準度來觀測凌日。
然而，一旦開普勒的主要任務結束，它就轉向了另一個目標：K2任務。開普勒望遠鏡不是長時間地指向天空的一個區域，而是觀察天空的另一個區域，持續大約30天，在那裡尋找凌日現象，然後轉向天空的另一個區域。這導致了一些令人難以置信的發現，特別是圍繞著宇宙中最小、最酷的恆星：m級紅矮星。
質量最小的恆星在物理尺寸上也是最小的，這意味著即使是一顆類似陸地的岩石行星，也能在凌日過程中阻擋恆星的大部分光線:足以讓開普勒探測到它的流量下降。此外，這些系外行星可能具有非常短的週期，這意味著它們需要非常近，才能在不到一個月的時間裡完成完整的軌道運行，才能達到與地球相似的溫度。K2任務已經發現或精確測量了許多迷人的系統。
- 這幅蒙太奇圖片展示了毛納基亞天文臺，開普勒太空望遠鏡，以及各種K2視野突出的夜空。在每個視場的內部都有一些點，指出K2任務發現和測量的各種行星系統。
K2任務，也許可以被視為苔絲最好的試驗場，但仍然是根本不同的。開普勒望遠鏡的設計初衷是要有一個狹窄的視野，但要走得相對深入：測量數千光年之外恆星周圍的通量下降。
另一方面，苔絲被設計成幾乎可以觀察整個天空，視野要開闊得多。它不需要那麼深，因為它的目標是尋找離地球最近的恆星周圍的行星:那些離我們只有200光年的恆星。如果有一顆行星以正確的方向圍繞著一顆恆星運行，從我們的角度來看，這顆行星的凌日現象是可以觀察到的，那麼苔絲不僅能找到它，還能讓科學家確定這顆行星的軌道距離和物理半徑。
- 美國宇航局的苔絲衛星將以16塊衛星為單位，每塊衛星的直徑約為12度，範圍從銀河兩極到銀河赤道附近。由於這種測量策略，極地地區可以看到更多的觀測時間，這使得苔絲對那些星系中更小、更遠的行星更加敏感。
苔絲髮現系外行星的每一個系統都將是非凡的，不管它是什麼類型的恆星，或者在它周圍發現了什麼類型的行星。你看，苔絲的目標並不是像很多人想的那樣，在離母星合適的距離上找到一個類似地球的星球，在它的表面有液態水(也許還有生命)。當然，那太好了，但那不是苔絲的目的。
相反，苔絲的科學目標是找到候選人系外行星和候選人蒐集系統未來天文臺——就像詹姆斯韋伯太空望遠鏡——可以把詳細的測量行星本身。這將包括在凌日過程中測量大氣含量的能力，尋找潛在的生物特徵，甚至，如果我們幸運的話，直接外行星成像的可能性。
- 美國宇航局凌日系外行星勘測衛星收集併發布的數據顯示，目前已經發現了數百顆候選行星。苔絲將要發現的一些最近的行星可能是類地行星，並且可以直接成像。
苔絲於2018年4月推出，並於去年7月開始收集其第一批科學數據。現在已經有12個多月了，這意味著苔絲已經觀測了一半的天空(13組獨立的觀測，每組27天)。從尋找附近系外行星的角度來看，對整個南部天空的這種覆蓋是前所未有的。雖然苔絲現在轉向北半球，讓我們來看看苔絲迄今為止的發現：
- 21顆新的系外行星已經被發現，並且已經被地面望遠鏡證實，
- 從地球大小的0.80倍到木星大小不等，
- 另外850顆候選系外行星已經被確認，正在等待地面的確認，
- 其中一個系統，貝塔Pictoris，系外彗星已經被觀測到，
- 還有一顆超地球類的小行星，它的軌道非常接近一顆類太陽的恆星，它也擁有一顆巨大的超木星，軌道極其橢圓。
- 早在2001年，人們就發現了一個名為Pi Mensae b的系外行星，它的質量超過了木星的10倍，距離母星最近(1.21 天文單位)和最遠(5.54 天文單位)之間存在巨大差異。泰絲髮現了Pi Mensae c：一個軌道週期只有6.3天的超級地球。這是首次在同一顆恆星周圍發現一顆性質和軌道如此不同的近處和遠處行星。
但我最喜歡的系外行星系統(到目前為止)是由苔絲研究的，它圍繞著附近的HD 21749恆星運行。它距離我們53光年，比我們的太陽略小，質量也比太陽小(質量和半徑約為太陽的70%)，現在它周圍有兩顆已知的行星。
第一個被發現的是HD 21749b，它的半徑是地球的2.8倍，質量是地球的23.2倍。在36天的軌道上，它應該在暖側(約300°F/150°C)，比天王星或海王星略小，但密度明顯大。它是距離地球100光年範圍內已知的時間最長的系外行星，也是苔絲領域中直接成像的最佳候選行星之一。
但今年4月公佈的第二顆行星則更好：HD 21749 c是苔絲髮現的第一顆地球大小的行星，其溫度與水星相似，半徑為地球的90%，公轉週期只有7.8天。
- HD 21749c是美國宇航局凌日系外行星勘測衛星發現的第一顆地球大小的行星，它的兄弟行星HD 21749b是一顆溫暖的亞海王星大小的行星。
與開普勒或K2相比，苔絲所做的工作有著巨大的優勢。因為苔絲優先測量離我們最近的恆星，確定那些後續觀測最重要的行星和行星系統。原因很簡單。
- 當一顆行星繞著它的恆星運行時，它與恆星的物理距離將是已知的、可測量的。
- 取決於恆星離我們有多遠,將對應於一個角範圍內，地球實現最大角分離時從其恆星，的方式通過其相對於軌道交通的時刻。
- 因此，如果你能通過精確測量軌道參數來確定最近的系外行星，你就可以使用配備有日冕儀的高分辨率望遠鏡來直接成像。
正如你可能已經猜到的，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將擁有直接成像這些世界所必需的儀器和能力。
- 近紅外相機是韋伯的主要成像儀，將覆蓋0.6到5微米的紅外波長範圍。近紅外相機配備了日冕儀，天文學家可以利用日冕儀拍攝中心明亮物體周圍非常微弱的物體，比如恆星系統。近紅外相機的日冕儀的工作原理是阻擋較亮物體的光線，使其能夠看到附近較暗的物體。
當一個陽光明媚的日子，你想看到天空中一個離太陽很近的物體，你會怎麼做？你舉起一根手指(或者你的整隻手)擋住太陽，然後尋找附近本質上比太陽暗得多的物體。這正是配備了日冕儀的望遠鏡所做的。
隨著下一代望遠鏡的出現，這將使我們最終能夠直接成像離我們最近的恆星周圍的行星，但前提是我們知道在哪裡、何時以及如何觀測。這正是天文學家從苔絲中獲得的信息。到2021年詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發射時，苔絲將完成對整個天空的第一次掃描，為直接成像提供了一系列誘人的目標。我們第一張類地世界的照片很可能就在地平線上。多虧了苔絲，我們才知道該去哪裡找。
- 以下是圍繞HR 8799恆星運行的四顆已知系外行星，它們都比木星更大。這些行星都是通過7年的直接成像探測到的，這些行星的週期從幾十年到幾百年不等。就像在我們的太陽系中一樣，內行星圍繞其恆星旋轉的速度更快，而外行星的旋轉速度更慢，這與萬有引力定律的預測一致。有了像JWST這樣的下一代望遠鏡，我們或許能夠測量離我們最近的恆星周圍的類地或超類地行星。
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