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2021-03-01放眼系外行星的新一代望遠鏡：HabEx太空望遠鏡
615 期
Author 作者
林彥興／EASY天文地科團隊主編， 清大理學院學士班，努力在陰溝中仰望星空。
20多年來，系外行星學（exoplanetology）的飛速發展讓科學家對系外行星的理解有了巨大進展。時至今日，天文學家已經發現超過4000 個太陽系外的新世界。然而，由於系外行星難以直接觀測，目前多數的系外行星都只能以凌日法（transit）、徑向速度法（radial velocity）等間接方法發現。但這些間接的方法，往往僅能告訴我們行星的體積、質量與軌道週期等大略資訊。想要取得更詳細資訊，最好的辦法就是直接觀測系外行星本身。
而這正是美國國家航空暨太空總署（NASA）計畫中的下一代太空望遠鏡「適居系外行星天文台」（Habitable Exoplanet Observatory, HabEx）的重要任務。就讓我們一起來看看，天文學家將打造一座什麼樣的新望遠鏡，揭開系外行星的神秘面紗。
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HabEx太空望遠鏡計畫示意圖。（NASA,public domain, Wikimedia Commons）困難重重的系外行星觀測
系外行星之所以難以觀測，主要有兩個原因。第一，它與所繞行的母恆星太近，必須有足夠高的解析度才能將它們分辨開來，否則行星和繞行的母恆星影像就會糊在一起；第二，系外行星的亮度一般只有母恆星的數十億分之一。想要看到系外行星，就如同正對著燈塔的強光，看燈旁的一隻蚊子一樣困難。為了降低母恆星強光的影響，天文學家會在望遠鏡上裝備日冕儀（coronagraph），利用複雜的光學原理，設法擋住來自母恆星的強光，讓我們能夠看清楚周圍黯淡的系外行星。
不過，即使是當今最好的日冕儀，也只能讓我們看到離母恆星夠遠且夠亮的氣態巨行星（gas giant），對於離恆星又近又小的類地行星，現代的技術仍無能為力。而HabEx將有機會幫助我們突破困境。
系外行星獵人出馬
HabEx的主鏡直徑為4公尺，比當前軌道上最強的可見光望遠鏡——哈柏太空望遠鏡（Hubble Space Telescope）的2.4公尺要大上許多。主鏡越大，望遠鏡能夠擁有的解析度與集光力越強，可以更清晰地拍攝到更暗的天體。當主鏡收集來自宇宙深處的光線後，會根據需求將這些光線交給不同儀器來分析。HabEx將攜帶四座先進的儀器，其中「主力相機」（workhorse camera）負責可見光到近紅外光，「紫外線光譜儀」（UV spectrograph）則負責近紫外線的波段。這兩個儀器不僅可以拍攝影像，分析天體的位置與亮度等資訊；也可以切換模式，搖身一變成為一具光譜儀，分析天體的溫度、運動及組成的成分等。……【更多內容請閱讀科學月刊第615期】