美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜和新视野号航天器最近聚焦于天王星，使科学家能够从两个不同的角度对比这颗行星。这一合作增强了未来观察其他恒星周围类似行星的研究计划。
美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜和新视野号航天器最近聚焦于天王星，使科学家能够从两个不同的角度对比这颗行星。这一合作增强了未来观察其他恒星周围类似行星的研究计划。
天文学家将天王星视为太阳系外行星的代表，利用哈勃提供的高分辨率图像以及新视野号提供的更远的视角。这种双重观察有助于科学家为未来利用即将到来的望远镜成像其他恒星周围的行星做好准备。
“尽管我们预期天王星在不同滤镜下的外观会有所变化，但我们发现它比我们根据新视野号从不同角度的观察所预期的要暗淡，”来自麻省理工学院剑桥校区的新视野号科学团队成员首席作者萨曼莎·哈斯勒表示。
对太阳系外行星的直接成像对于理解它们支持生命的潜力至关重要，因为这可以提供关于我们自己的太阳系形成和起源的见解。天文学家利用直接成像和光谱学分析目标行星的光并评估各个波长的亮度。然而，由于太阳系外行星距离遥远，它们的成像面临重大挑战，通常仅能捕捉到缺乏细节的点状图像，且这些细节不如近距离观测到的太阳系内天体。研究人员通常只能在“部分相位”期间直接成像太阳系外行星，此时地球上看到的行星仅有一部分被其恒星照亮。
天王星是这种调查的理想目标，主要基于多个原因。许多已知的太阳系外行星都是气态巨行星，类似于天王星。在观察期间，新视野号位于距离天王星65亿英里远的对面，能够观察到其黄昏弯月的状态——这一视角地球上无法获得。在这个距离上，新视野号利用其多光谱可见成像相机仅捕捉了天王星的少数像素。
相比之下，哈勃在近地轨道以仅17亿英里距离天王星运作，提供了高分辨率图像，揭示了行星白天一侧的云层和风暴等大气细节。
“在新视野号的观察中，天王星仅看起来像一个微小的点，类似于我们从如詹姆斯·韦布望远镜或地面天文台直接成像的太阳系外行星的点，”哈斯勒指出。“哈勃提供了新视野号捕获数据时的大气条件背景。”
我们太阳系内的气态巨星具有高度动态和可变的大气，有着变化的云层模式。这在太阳系外行星中有多普遍呢？通过理解哈勃观察到的天王星的云层结构，研究人员可以验证他们对新视野号数据的解释。在天王星的案例中，哈勃和新视野号都表明，随着行星的旋转，亮度保持稳定，表明云层特征在行星的旋转中没有改变。
然而，从新视野号获得的见解围绕行星在不同相位下反射光线的方式，而与哈勃或地面天文台所捕获的情况相比，新视野号揭示了太阳系外行星在部分和高相位角时可能比预期更暗的现象，这些时光反射存在变化。
美国国家航空航天局正在筹备两个主要的新天文台，旨在增强对太阳系外行星大气和它们居住潜力的研究。
“这些从无与伦比的视角对天王星进行的新视野号突破性研究，显著增进了我们的科学知识，并且与任务中收集的许多其他数据集一样，提供了对我们太阳系内天体意想不到的见解，”新视野号首席调查员来自西南研究院的阿兰·斯特恩说。
美国国家航空航天局的未来南希·格蕾丝·罗曼太空望远镜计划在2027年之前发射，将使用日冕仪来屏蔽星光，使气态巨行星的直接视野成为可能。同时，正在规划中的宜居世界天文台将是第一台专门设计用于检测围绕其他恒星运行的地球大小岩石行星大气生物标志的望远镜。
“通过遥远成像考察像天王星这样建立的基准，可以使我们在准备这些未来任务时形成更强的期望，”哈斯勒总结道。“这对成功至关重要。”
新视野号于2006年1月发射，2015年7月成功飞越冥王星及其卫星，并在2019年1月首次近距离观察库伊伯带天体阿罗科斯。新视野号目前正参与其第二次延长任务，探索遥远的库伊伯带天体，研究太阳的外日球，进行重要的天体物理观测，位置独特地位于太阳系的远端。
有关天王星的发现将在本周于美国天文学会行星科学分会第56届年会上在爱达荷州博伊西分享。
哈勃太空望远镜已运行超过三十年，不断带来突破性发现，增强我们对宇宙的理解。哈勃是美国国家航空航天局和欧洲航天局的合作项目。该任务及其运营由位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德航天飞行中心管理，科罗拉多州丹佛的洛克希德·马丁航天公司提供支持。哈勃为美国国家航空航天局的科学运作由位于马里兰州巴尔的摩的空间望远镜科学研究所管理，由天文学研究大学协会运营。
位于马里兰州劳雷尔的约翰霍普金斯应用物理实验室（APL）构建并运营新视野号航天器，同时为美国国家航空航天局的科学任务局管理该任务。总部位于德克萨斯州圣安东尼奥和科罗拉多州博尔德的西南研究院负责由首席研究员阿兰·斯特恩领导的任务，监督科学运营、载荷管理和接触科学规划。新视野号是NASA新前沿计划的一部分，由位于阿拉巴马州亨茨维尔的NASA马歇尔航天飞行中心管理。
