间接法

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如果有行星围绕恒星转动,那么这颗恒星便会和它的行星都绕着公共质心旋转,间接法便是通过观测恒星的位置、速度和亮度的变化,来推断其是否有行星,并推测出行星的性质。间接法在应用过程中也有一些困难需要克服(以太阳和地球为例):

1. 测量恒星位置晃动:

恒星的晃动量与质量和距离都成反比关系。太阳质量是地球质量的30万倍,太阳在天空的位置晃动角半径只有地球运动半径的1/300000。这个晃动量如果从天狼星看过来大约是百万分之一角秒,从织女星看过来大约是千万分之三角秒。这是什么概念呢?百万分之一角秒相当于在地球看月球上一个硬币的厚度。要测出这一微小的晃动量难度可想而知。

2.测量恒星的视向速度:

与恒星晃动量类似,恒星的视向速度与质量成反比。类似地球的行星围绕的“太阳”的视向速度大概是0.1米每秒,对应于光谱来看移动了0.001埃。因此用测量视向速度的方法来寻找“地球”,只能依靠具有高光谱分辨率的大望远镜来完成,现阶段观测极限约为3米每秒,因此目前使用这种方法发现的100多颗行星大多都是大质量的类木行星(类似木星的气体行星)。

3. 测量恒星亮度变化(掩食法):

当行星转到恒星与观测者之间时便会产生遮挡,使观测到的恒星的亮度发生变化,变化量与遮挡面积成正比。太阳直径是地球的100倍,太阳的投影面积是地球的10000倍,若地球遮挡太阳,则太阳的亮度只暗了万分之一。

利用多普勒效应来测量恒星的视向速度

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