大型天文台需要更多更精确的时间信息来尽可能的测量系外行星的大气，而其中的天文学家需要经常观测来获取最新信息。

NASA的TESS卫星发现了第一颗凌日系外行星，这是一幅艺术家的概念图。

NASA 戈达德

在观测太阳系外的行星的大气层时，因为操作的难度大，所以，像韦伯天文望远镜这样的世界上最先进的天文观测台也需要一些业余天文学家的帮助。

詹姆斯·韦伯天文望远镜发射之后，希望到了2021年时，它将是少数几个可以测量系外行星大气成分的高级天文望远镜之一。但是能够做到这样不仅取决于天文望远镜，还取决于时机——即需要十分精确的知道什么时候用该望远镜观测，也就是天文台需要捕获行星在其恒星面前经过或者凌日时的情况。例如在凌日的情况中，星光会穿过行星的大气层，并在恒星的光谱上留下化学成分的印记，该光谱会通过望远镜被天文台捕获，从而分析出该行星的大气成分。

行星凌日光谱图中分析出来的大气层元素成分（NASA）

对于任何想要观测的行星来说，这个正确的时间将取决于对未来凌日时间的准确预测。但是，这些预测的准确性只能与现有观测中固有的不确定性相媲美，这就是业余天文物理学家可以提供帮助的地方，罗伯特·泽勒姆说(JPL)，在3月23日发表在arXiv.org上的一篇论文中，他和他的同事们提出，使用小型望远镜的平民科学家可以保持观测的“新鲜”，从而减少詹姆斯·韦伯和类似任务的时间上的浪费。

“我知道许多天文爱好者，他们有非常好的天文望远镜，能够进行非常精确的观测”，泽勒姆说“即使是一个6英寸的小望远镜，你也可以看到很好的光线曲线。”

陆地观测如何帮助太空天文台

詹姆斯·韦伯太空望远镜的插图 NASA

未来任务的麻烦在于，系外行星凌日时间的任何空间变动发生的可能性都必须添加到观测时间中。“如果发生的可能性有10分钟，那么你就要把这10分钟添加到预测的观测时间表里”泽勒姆解释道。更重要的是，这种不确定性会随着时间的推移而增加。研究小组计算得出：现在一分钟的不确定性将在10年内增加到15小时。

“我们仅仅只有这么多时间去观测了”，科隆(美国宇航局戈达德太空飞行中心，JWST系外行星科学的领导者)说到。为了降低这些不确定性、以及减少相应的观测开销，天文学家需要周期性地重新观测已知的凌日行星，并获取最新时间信息。“这就是这项工作发挥作用的原因，”她说。“这实际上是为了提高未来观测的效率。”

为了了解业余天文学家们可能会如何帮助解决这个问题，泽勒姆和同事们用美国国家航空航天局的微型天文台望远镜观测了14次凌日现象。根据这些观测数据，他们计算出，即使是一个6英寸的望远镜，也能提供足够的精度，为近200个系外行星(所有已知凌日行星，加上NASA的TESS任务预计会发现的行星)提供最新的时间信息。

一个由16名观察员组成的小型望远镜观测小组可以做很多的事情，利用他们的综合聚光能力来观察更微弱的目标和更微妙的过境都是可以实现的。该团队估计，业余爱好者在JWST上进行200颗行星的调查时，最多可以节省5000天的观察时间，这为天文台的观测凌日现象节省了大量的时间;在计划于2028年发射的欧洲天文台ARIEL上进行1000颗行星的调查时，最多可以节省10000天的观察时间。

观测太阳系外行星

欧洲Spaec机构的ARIEL卫星将于2028年发射，它将探测到大气层中大约1000个系外行星的分子。爱丽儿将在穿越行星大气层时，在主恒星的光谱中发现这些分子的化学指纹。

ESA / C.卡罗和ATG Medialab

当TESS任务为这些观测站锁定更多潜在目标时，业余爱好者进行的帮助是非常巨大的。科隆说，虽然经过JWST的精心挑选已经有大约30颗系外行星被挑选出来，用于近一年或两年的研究，但是来自TESS的新发现的行星还没有被观察到的那么多。在业余爱好者和专业人士之间，“我们现在真正能够为TESS获得所需的后续信息，这些信息中显示的一些星球将是詹姆斯·韦伯的理想目标，”她说。

业余人员对专业任务的支持并不明显，即使对TESS任务也是如此。例如，美国变星观测者协会(AAVSO)创建了一个在线数据库，会员可以上传观测到的行星宿主恒星。AAVSO的成员也支持哈勃领导的探测15颗系外行星大气层的任务，并肯定了其所做的努力和贡献，并观察了一些TESS目标，以帮助从真正的系外行星中筛选出假阳性结果。

为了扩大这些影响，泽勒姆和同事们正在启动系外行星观察项目，以帮助业余爱好者完善系外行星凌日的时间安排。不需要特别的专业知识，只需要拥有合适的设备和想要帮助的意愿就可以办得到。该团队甚至提供了开源软件来自动进行所有的图像分析，从而获取原始图像并绘制出图像中的光线曲线和传输模型。

泽勒姆说，系外行星观察计划在今年夏天正式启动，目前有大约70名测试者，可这个数量远达不到该计划预期的人数，所以该团队还在寻找更多的测试者。他们还与AAVSO合作，任何人都可以上传他们对凌日的系外行星的观测结果和图像。他指出，任何使用系外行星观察数据的同行包括业余天文学家评议论文都将作为共同作者

泽勒姆说:“我一直对公民科学、教育和公共服务充满热情。”这项努力凝聚了他的情感，在未来几年，天文学家将能够探索尽可能远的遥远世界。

作者: CHRISTOPHER CROCKETT

FY: Pfeiffer Li

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