自从20世纪90年代初天文学家通过间接方法首次发现太阳系外行星以来，研究人员一直在努力“观察”它们并研究它们的组成、温度和其他特性。对围绕明亮恒星运行的暗天体进行成像、记录系外行星光谱，而且不受恒星光子的干扰，仍然是一项巨大挑战。

利用欧洲南方天文台设于智利北部高山上的甚大望远镜（VLT）阵列，一个跨国研究小组成功获得了一颗行星围绕恒星运行时的红外光谱，距离地球39.4秒差距或129光年。这项壮举是利用当今最先进的自适应光学辅助干涉仪完成的，是人类第一次使用光学干涉法直接观测系外行星，并对天体质量和大气产生全新认识。

该项目的重要组成部分为GRAVITY光学干涉仪，与VLT阵列的4个主望远镜（主镜直径8.2米）配合运行。GRAVITY从每个望远镜视场中的两个独立观测物体上，挑选出被天文学家成为K波段的介于2 μm到2.4 μm的波长，以观测行星及其中心恒星，用于条纹跟踪和相位参考。来自这两个物体的观测信号分别进入独立的单模光纤，产生光纤“延迟线”于望远镜之间的地下运行，并不断调整路径长度以进行相长干涉，从而在仪器的干涉焦点处产生条纹。

VLT干涉仪原理图

为了测试GRAVITY的系外行星观测能力，天文学家们将其指向了HR 8799恒星，并将观测焦点集中于距离该恒星最远的一颗行星HR 8799e上。观测数据显示，HR 8799e的温度大约为1150 K，推导得出的表面重力结果表明其半径略大于木星，质量约为木星的10倍。该系外行星的大气中，一氧化碳含量远高于甲烷，这是判断其进化阶段的重要线索。

HR 8799e的艺术概念图

该项目研究小组认为，红外干涉法可以描绘出大多数已知的、已成像的系外行星的特征，只要它们与主星的夹角大于100毫角秒，且其可见红外亮度超过某个阈值。

消息来源：

https://www.osa-opn.org/home/newsroom/2019/april/optical_interferometry_examines_an_exoplanet/

编译：云光子

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