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德国将发射单位强度最高激光寻类地行星

2008-05-07 10:16
Hsiao Chen
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    北京时间5月7日消息,据国外媒体报道,德国的科学家日前称,他们计划向太空中发射迄今为止单位能量强度最高、脉冲最短的激光束,这些激光束的单位平均能量强度是一般激光的100到1000倍,可以帮助科学家们在宇宙中寻找更多的类地新行星。

    德国科学家表示,这个一角银币大小的新型激光每秒可发射100亿次脉冲,每次持续时间约为40千万亿分之一秒,平均能量为650毫瓦,相比较而言,其频率比美国国家标准与技术研究院的标准频率梳快10倍,并且产生的脉冲比其它同等速度运行的激光产生的脉冲更短。

    与典型的高速激光相比,新激光的能量强度是它们的100到1000倍,且实验中产生的信号更加纯净。该激光建于康斯坦茨大学的应用光子学中心,建造者是阿尔布勒奇-巴特斯。这个新激光的用途非常广泛,科学家们可以用它来搜寻绕行遥远恒星的类地行星。长期以来,天文学家们一直在寻找星光颜色中的细微变化,因为这是证明存在绕行恒星的行星的重要线索。当绕轨道运行的行星前后拉动恒星时,恒星运动时产生的细微摆动会导致星光颜色产生微小变化。

    目前,天文学家正在将仪器与光谱范围和稳定性中限制的标准频率进行校准。频率梳将是一种更为精准的校准工具,可以帮助科学家们查探出由小型类地行星产生的星光中极其细微的变化。这种小型类地行星会产生一些色差,相当于每秒几厘米的恒星摆动,而目前的仪器最多仅能探测到大约每秒1米的摆动。标准频率梳有“梳齿”,每个梳齿的间距都过于细微,因此许多天文仪器都无法读取。一个解决方法就是使用速度更快的激光;另一个方法是美国国家标准与技术研究院的研究小组与科罗拉多大学的天文学家史蒂夫-奥斯特曼提出的,通过光在一系列特殊间隔开的镜子间的弹跳,来消除间歇的梳齿块从而生成一个梳齿间隙大的频率梳,这为天文学提供了一个理想的标尺。

    在解决天文学上的行星发现和相关应用方面,这两种方法都各有其优势。一角银币大小的激光非常易于构建,并且可以生成强大且极其明确的梳齿。从另一方面来说,过滤的方法则可以覆盖更广的波长范围。美国国家标准与技术研究院物理学家斯科特-迪达姆斯表示,平行的4到5个过滤腔可以提供一个高精度的频率梳,包含大约25000个平均间隔开的梳齿,这些梳齿跨越从可见光波长到近红外波长(400到1100纳米)。奥斯特曼称,他正在寻找在地基望远镜上测试这种频率梳,或者在卫星或其它太空探测器上发射频率梳的可能性。

    捕捉太阳系外的类地行星是一件极其困难的工作,因为行星发出的微弱光热会被它所围绕的恒星的强大光芒轻易掩盖。这就好比在探照灯下面寻找一只萤火虫。迄今为止,科学家已经利用各种技术探测到200多颗太阳系外行星。不过,这些行星大多数比地球重5至4000倍,而且要么很热,要么很冷,还有可能存在巨大的气团,它们都不太可能孕育生命。目前,科学家还无法捕获类似太阳系的系外星系的图像,因此,科学家迫切希望能够清楚地“看到”太阳系周边的恒星系统,以期找到具备生物生存条件的类地行星。 

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