系外行星与天体生物学
视向速度法
一颗行星看不见,它的恒星又比它亮上万亿倍,你怎么找到它?你去盯着恒星的摆动。行星并非绕着一颗纹丝不动的恒星转;两者其实都绕着它们共同的平衡点打转,就像链球运动员和链球,都绕着两者之间的某个中心摆动。恒星重得多,所以只画出一个极小的圈——但它确实在动,朝我们而来,又离我们而去,一次又一次。视向速度法,就是通过测量恒星沿我们视线方向这一来一回的小幅运动,来探测行星。
诀窍在多普勒频移:当恒星朝我们靠近时,它的光被略微压向蓝端;当它远离时,光被略微拉向红端,正如疾驰而过的警笛,音调先升后降。把恒星的光分解成光谱,盯着其中那些锐利的暗吸收线来回滑动,天文学家便能把恒星朝向和远离我们的速度测到惊人的精度——优于步行速度,约每秒一米,而那恒星远在数光年之外。摆动的幅度透露出行星的质量(严格说是最小质量,因为我们通常不知道轨道的倾角),摆动的节奏则透露出它的轨道周期。
正是这个方法,在 1995 年发现了第一颗绕类太阳恒星的行星——飞马座 51b,它至今仍是主力,尤其擅长称量行星、以及发现那些恰好不从恒星前面经过的世界。它的最大局限在于:除非倾角由别的方法测知,它给出的是最小质量而非真实质量——而且它偏爱大质量、近距离的行星,因为这类行星把恒星拽得最狠,至于又小又远的世界,激起的摆动则微弱到几乎测不出来。
木星让太阳以每秒约十二米摆动;地球让太阳摆动的速度却只有每秒约零点零九米——比蚂蚁爬还慢。用视向速度法探测一颗地球孪生星,意味着要把一颗恒星的速度测到比一只昆虫爬行还细,这正是为什么这类世界仍处在该方法能力的边缘。
这一方法,是从行星给恒星带来的微小多普勒摆动中,读出它的引力拉扯。
除非已知轨道倾角,视向速度给出的是最小质量而非真实质量——而且它无法告诉你行星的大小,只能告诉你它拉得多用力。
又称
另见