检测行星的不确定性

编辑注意：这是一位客人帖子Paul Byrne.，全国人州州海洋，地球和大气科学部的行星地质学家和助理教授。这篇文章是的一部分解决科学不确定性的系列．不确定性是一个经常被研究界以外的人误解的话题，人们经常认为不确定性意味着研究者不知道什么是真实的。本系列旨在解决研究中关于不确定性的这些误解。

科学的不确定性是一件好事。因为科学模型是这样运作的:你观察一个现象，然后形成一个关于这个现象为什么会发生的假设，然后测试这个假设，这将引导你发展一个新的假设，等等。这个过程意味着很难确定知道一些东西。相反，科学家们致力于理解测量、模型和结论中的不确定性。

换句话说，不确定性不是一种局限，它可以帮助我们提高对自然世界的认识，并告诉我们接下来要问什么问题。

但这种对不确定性的安慰并不总是转化为科学发现的传播方式。特别是在社交媒体无处不在、记者和新闻机构周转时间极短的情况下，一项科学发现的细微差别甚至主要局限可能很难向公众传达。因此，人们有可能——完全可以理解——产生一种印象，认为一项新发现比实际情况更有说服力。

拿外产儿．一旦被认为被限制在科幻小说的领域，就有现在超过4000个世界以其他恒星彻底危害。那个数字不断上升。最令人兴奋的是，像NASA这样的航天器苔丝任务越来越能够寻找更小，岩石的外延，包括那些可能是地球的，也许甚至可居住的那些。

探测系外行星有几种方法。被怀疑的系外行星被称为“候选者”，直到有两个或更独立的方法证实它们确实存在。两种主要的技术是凌日光度法和视向速度法。

交通光度法涉及通过望远镜（通常是一个非常强大的一个）观察遥远的恒星，并观察到它是否亮度暗淡。如果是这样，那个调光的一个解释就是在星际和地球上观察者之间传递的行星。如果一个明星似乎定期暗淡，那就很好了间接证据表明一颗行星从恒星前面穿过是罪魁祸首。凌日光度法甚至可以通过测量行星使其恒星变暗的程度来估计行星的大小(因为较大的行星会比较小的行星挡住更多的光)。

当然，要使这个方法起作用，系外行星的轨道平面必须是这样的，即它必须穿过地球观测到的恒星。这颗行星必须频繁地围绕它的恒星旋转，以便我们能够在合理的观测时间内发现它。例如，一颗行星绕恒星运行的时间相当于Pluto需要轨道轨道是我们不可能探测到的东西，即使它的轨道面与地球正对。

这径向速度法寻找恒星旋转中的微小摆动(通过其发出的光的性质变化来测量)。就像凌日光度法一样，如果这种摆动发生定期然后，我们可能合理地得出结论，引力拔臂的轨道突然负责。并且，再次，这种摆动需要经常重复，以至于我们有机会与望远镜捡起它。

然而，径向速度方法在过渡光度测量上的主要优点是行星不需要从地球上的天文学家的角度交叉。但这也是一个主要的不确定性所在的地方种类行星我们可能会用这种方法检测。

想象一个星球，它在与地球上的轨道上缠绕在一个轨道上的星星。这个星球将在其明星中引起的，从我们的角度来看最大值：明星将移动的金额朝向或远离我们。（当然，这项动议的数量真的很小，但我们仍然可以用现代望远镜衡量的东西。）。另一方面，如果行星在一架面对我们的飞机上 - 也就是说，我们会从我们的有利点看到整个轨道作为一个圆圈 - 那么我们根本不会看到任何摆动。所有拖拽都会在轨道的飞机上，没有改变明星的光线的性质，让我们检测。

但如果(这是最有可能的情况)，一颗行星在一个既没有边缘也没有面向我们的平面上运行呢?

我们探测到的摆动会是部分总摆动。并且由于摇摆的大小与轨道行星的质量有关，因此我们只能测量一个最低限度那个星球质量的价值。这一事项，因为质量等同于尺寸：低质量的星球比高质量星球更高的机会。在这里，多种检测方法有用的地方，因为如果运输光度测量可以测量行星尺寸，并且径向速度测量为我们提供行星的质量，则可以计算出延伸的密度。

具有高密度的行星更容易被岩石状的地球或金星 - 而不是具有较低密度的行星，这可以主要由气体（如海王星和天王星）组成。但是对于单独用径向速度检测到的外延星，可以知道其测量质量值是否准确，因此这种行星，岩石或气态的性质是不确定的。

天文学家当然知道这一点，除非行星的轨道相对于地球的角度已知(比如通过凌日光度法)，否则他们会将径向速度法发现的系外行星的质量报告为最小值。这是一个充分承认科学不确定性的例子。但这也是一个例子，对于不太熟悉系外行星是如何被发现的人来说，这种不确定性不一定是显而易见的。

例如，2016年，欧洲南部天文台宣布发现一个星球围绕离太阳最近的恒星——比邻星运行。这颗行星被命名为Proxima b，是用视向速度法探测到的最低限度它的质量是地球的1.27倍，是一颗岩石行星。(你可以在本页的顶部看到一个艺术家对这个星球的印象。)

但是，Proxima B完全有可能仍然大规模，并且甚至可能是一个迷你的——一种在我们的太阳系中没有的行星，但似乎在其他地方很常见，有厚厚的氢氦大气层。迷你海王星看起来一点也不像地球这样的岩石世界，但是伴随新闻的插图Proxima B的发现（就像本页顶部的那样）无法轻易捕获这种不确定性。所以，虽然外产上午是令人难以置信的令人兴奋的事情来学习和学习，但在文章裁剪时，值得一直保持开放的思想潜在的可居住性毗邻我们的行星。至少，直到我们实际上可以向他们付钱．