我国近邻宜居行星巡天计划观测策略发布

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10月21日，记者从中国科学院紫金山天文台获悉，该台领衔的科研团队围绕近邻宜居行星巡天计划(以下简称“CHES计划”)空间探测开展了先期研究，为近邻类日恒星的宜居带类地行星探测任务制定了观测策略。CHES计划是目前国际上天体测量精度最高的空间探测计划。该计划将发射一个1.2米口径高精度空间天体测量望远镜，测量精度为1微角秒。CHES计划的相关观测策略近日发表于国际学术期刊《天文学杂志》。

望远镜观测精度达1微角秒

10月15日，中国科学院、国家航天局及中国载人航天工程办公室联合发布了《国家空间科学中长期发展规划(2024—2050年)》，提出我国空间科学发展的“三步走”战略目标。该规划将“宜居行星”探测列为五大科学主题之一，指出“近邻宜居系外行星”为重要的前沿研究方向。

中国科学院紫金山天文台行星科学与深空探测实验室主任、首席研究员季江徽介绍：“CHES计划采用空间微角秒级别的高精度天体测量技术，普查太阳系近邻约100颗类日恒星，探测宜居带类地行星或超级地球。同时，该计划还将详细普查宜居行星的数目、真实质量和三维轨道等信息，这将是国际上首次近邻宜居带类地行星的空间探测任务。”

CHES计划采用原创性技术路线，相关研究将解答“近邻宜居系外行星的分布”“地球是否唯一”及“行星如何成为生命摇篮”等重大科学问题。

1.2米口径高精度空间天体测量望远镜发射后，将在日地拉格朗日L2点运行。对此，团队开展了目标恒星的仿真观测研究。为确保探测任务能有效捕捉到类日恒星宜居带内类地行星的信号，科研团队为每个目标恒星制定了详尽的观测策略与优化方案，并对各目标恒星在探测任务周期内的观测时刻作了科学规划。

两种观测模式寻找类地行星

“团队综合考虑了载荷观测效率、卫星姿态稳定性及热控精度的高要求，选择在日地拉格朗日L2点的Halo轨道上运行5年。”季江徽介绍，1.2米口径高精度空间天体测量望远镜设有主要观测模式和重复观测模式两种观测模式。主要观测模式将在垂直于黄道面的方向上依次进行循环观测，观测方向将在垂直于太阳和L2点连线的平面上绕连线旋转，承担大部分观测任务。重复观测模式则用于补足观测次数要求较多或分布密集的恒星，观测方向会根据需要进行调整。因此，观测策略将基于目标恒星在黄道坐标系下的分布进行设计。

在主要观测模式下，望远镜的观测范围将随着地球绕太阳的公转而变化。为避免阳光直射对观测的影响，当观测方向与太阳方向的夹角小于60度时，将不再重复观测。因此，每年每颗目标恒星的可观测时间约占全年的2/3。

季江徽介绍，在5年的任务周期内，望远镜的观测区域每年均将有所变化，从而确保目标恒星在每年观测的时刻不同，以便充分观测视差及行星轨道，以提高对宜居带类地行星信号的探测能力。

研究人员还模拟了目标恒星HD 88230周围宜居带存在一颗类地行星的情形，并进行了仿真观测与数据拟合，验证了该观测策略能够探测到宜居带类地行星的信号，并成功反演其轨道参数，从而证实了观测策略的可行性。

季江徽表示，CHES计划还将探测X射线双星和黑洞候选体，揭示银河系的暗物质分布。在5年的任务周期内，CHES将累计有29220小时可用于科学观测，其中25120小时专用于CHES任务的近邻系外宜居行星探测，占总观测时间的86%。其余4100小时则用于拓展科学目标的研究，例如X射线双星与恒星级黑洞的质量测量等，这将有助于深入理解黑洞的形成及其他前沿科学问题。