大家好，欢迎来到《天文探秘》课堂。本课程主要简单介绍天文学的基本知识，包括宇宙和星系、引力和暗物质、太阳和太阳活动、恒星和致密星（黑洞）、以及系外行星 等多个领域和方面。通过本课程的学习，你能够系统地了解到很多不曾了解的事实，惊奇地发现许多令人惊叹的奥秘。 本课程总共十周，由五位老师共同授课（各位老师均为相关领域的专家）、每人两周。课程以介绍基本知识为主，尽量避免复杂公式的推导和计算，所以难度不大，但知识点比较多。学习者通过观看视频学习，然后完成每周小测即可。最后总成绩即为每周小测成绩之和。 《天文探秘》课程是一门难得的好课，期待大家的加入，让我们一起探索神秘的宇宙！
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天文探秘
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系外行星的探索和形成
本章节主要介绍系外行星相关的内容，包括系外行星的发现、探索和形成。地球（太阳系）是极其特殊的，正是因为这个特殊性从而创造出我们人类。或许，通过观察系外行星的形成和演化过程，可以帮助我们进一步探寻人类起源等问题的答案。
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所以第一个发现的太阳系外行星 这个是围绕主序恒星，就像太阳的主序恒星。
这个应该归功于，这叫Michel Mayor， 这个人这个跟他的一个、
一个研究生当时是 叫这个Queloz ，他们两个。
那么Michel Mayor是日、 日内瓦天文台的，他们 一直致力在这个事情，但是做了几个月就后来发现了
这个主要取决于他这个高分辨率光谱这个技术的呃，这个 进步。
所以待会我会讲这个他们是怎么发现的，这个技术体现在哪里。
所以说科学的发现很多取、 取决于一个技、 技术的 一个层面。
所以我们中国做，很多做、 做、 做 学术吧，很多只、
也只专注于做论文，有时候技术上面不去开发的话， 可能总是要吃亏，因为你没有原创力。
所以说他这篇文章，当、 当然毫无疑问 这个放在Nature上，而且引用肯定是超过一千字的，你可以去查一下看，这个、
这个 那么这位这个、 这个人当然称，这个非常称风云人物啦，
他0，他获得05年，他跟另外一个人也是、 也是在美国的一个小组
呃Geoffrey Marcy ，呃他们俩封获了邵逸夫奖，2005年。
但一般认为邵逸夫奖是诺贝尔奖的前页，对不对？ 这个像前、 去年的诺贝尔奖，就是前年的邵逸夫奖，这个、
这个宇宙膨胀， 但是很奇怪，系外行星一直没拿到，很奇怪为什么，大家都等着这个石头要掉下来。
但无论怎么样，Nature这个十、 十大年度人物，Michel也上去了。
那么，好的。
那么归结一下，太阳系外行星发现的几个主要的这个方法。
通常是有这么几个方法：一个叫思想速度方法， 一个叫微引力透镜方法，一个叫衍星或者凌星方法，
一个叫直接成像方法，还有一个天体测量方法。
那么最有成效的是叫Radial velocity还有一个 transit， 这两个最有成效的方法。
那我分别来一一地来跟大家讲述这个。
因为这些东西啊都代表着人类这个前进的一些动力，
所以这个深刻去体会它你会发现很有意思，就感觉你也在那个里面 跟着科学一起在前进。
那么这就是思想速度方法。
什么意思呢？大家知道，如果说一个恒星没有行星， 那它这个恒星在那里该干嘛干嘛，对不对？它不动，
对不对？那它有，它恒星有本动啦，有那个在、 在银河系做运动。
但是呢如果它有一个行星，那它和行星之间就构成一个二体。
它、 它们两个绕着它们的公共之星就会有运转， 是不是？所以这个原理大家非常清楚，这就是折星运动。
你伦理学都学过了。
好，就是这么简单的原理就导致了系外行星的发现。
所以说你不要觉得很多很艰难的东西很高深，其实未必。
它原理很简单，但是技术上又做得很难，为什么呢？ 我们是看什么呢？它原理是这样，根据恒星
这个行星，这个支星在绕，你可以看到中间那个交叉点
这个地方，交叉点上，这个支星那么在绕，那我们看不到这个行星，我们只能看恒星。
那恒星在绕的时候，它朝向我们的时候，它有些特征谱线 就会朝向我们，有个运、
运动的时候它的谱线，我们观察它的谱线就有一个移动， 就是多普勒平移，对不对？就像我们开的火车，
火车朝我们来的时候，呜呜很尖锐，远离我们的时候，呜呜就、 就很，变得很频率很低了是不是？就多普勒平移。
好。 那么，离开我们的时候，它就变红移。
远、 朝向我们的时候变蓝、 蓝端移动，所以叫蓝移、 红移。
但是这个红移、 蓝移的量呢非常的小，因为它行星 毕竟很小，所以它引起的这个摆动的思想速度很小。
当时最大的，就比如说，只有像木星引起的有13m/s， 几十米每秒。
而当时的这个 这个以前的这个技术呢，它不足以分辨这么精细的这个、 这个 呃，这个一个变化。
只有到后面，高精度思想光谱仪，然后呢，他们用点、 点荷
的用点的图样等等，然后把它定标，定得很准，有好多谱线，同时定下来，
把这个移动确定下来，同时呢要排除掉像地球也在自转啊等等各种这种效应带来的 带来的这个移动比这大多了。
全部排除掉之后，剩下几米每秒， 那么就、 就会发现它确实有在摆动。
那么这个摆动你可以看到左下角，左下角这个图，用这个，
这幅图那么就是它的移动，四下移动，50公里，你看50m/s，对吧？
这个是当时测出来的，当时精度，你可以看到很点，很多点，而且看到好多周期， 那么这个行星就是说飞马座－51 Pegasi。
那么这个是非常有名的，是第一个 系外行星，主序行星。
所以你记住，如果说拿诺贝尔奖，应该是这、 这幅图。
对吧？你可以记住，你也听到了就是。
好，那，那么看看，到现在为止，我们当然发现了很多系外星系， 那么多数也是都是用思想速度方法来发现的。
那么右边这幅图可以显示了它有好多发现，但是呢这条线就画出来了， 如果说，因为我们知道，它的思想速度
这个只要跟恒星的质量，跟行星的质量成正比，跟恒星的质量成反比，因为是相对速度嘛， 对不对？它的速度你可以√GMa
，这个是它的绝对运动速度，然后再除以一个相对 速、 速度，除以，呃这个，因为一个支点，那个行星速度大，这个很小，
行星的速度是√(GM/a)，那么恒星的是乘以一个Mp/Mstar。
所以这个量级很小，那么最后得、 得到它的这个公式表达式就是说
它现在是30m/s，如果说一个恒星，它的质量是一个
木星，一个行星是木星，那么呃围绕一个太阳运转，那么在一个天文单位的地方， 那么只有30m/s。
那如果是一个，放在一个 不让我指这个就难过，对不对？好，那如果说放在一个天文单位，
如果说不是一个木星，是一个地球呢？那可以算一下就发现只有9cm/s。
所以九个厘米，而现在的探测速度只有1m/s。
你可以看到，这边这幅图，1m/s是。
所以说现在速度还达不到地球，它的地球，地球在这里。
对吧？还达不到地球这个。
好。 那么第二种方法属于衍星方法，Transit detection。
那么或者也叫凌星，这个方法呢，这个原理也很简单。
那么就是说，如果说一个行星经过一个恒星的表面， 那么它，如果我们观测者去看，当然把恒星的光挡住了，
是不是？挡住了你可以看到，在恒星的这个光变曲线里就画那个凹槽。
这个凹槽的深度就取决于你这个行星跟恒星的 面积比。
对吧？那如果说一个木星去挡这个太阳， 那么这个凹槽的深度应该是多少呢？
木星的半径是太阳的多少？ 十分之一。
所以挡住凹槽是百分之一，对不对？所以我连、 很连续地观测一个恒星，
一直在看，等到最后它的凹槽掉下来，看到发现百分之一的时候掉下来，好，你就发现你看到- 了一个木星。
然后呢，你如果观察，如果是个地球呢，地球它的 半径是太阳的一百分之一，所以它的
凹槽的深度是一万分之一，一万分之一的精度是非常难看到的。
很难的。
不是很难看，这很漂亮，但是很难做得到。
就是这个曲线是很漂亮，只有开普勒空间卫星才做得到。
那幅图太漂亮了，因为你发现你找了个地球。
当然它是不是可以去居住那是另外一回事，那是下一个问题。
但是找到地球比找到一百个木星还要珍贵，对不对？这人类只要找地球，因为这个难啊，
对不对？好，那么可以看到它衍蚀的时刻，那么这个可以， 通过这个而且可以估计这个恒星跟行星的半径之比。
那如果你再把恒星的半径探测出来，那么行星也就探测出来了。
对不对？所以这个方法叫凌星方法。
所以想想看，这个方法也很简单， 但是以前人们就，也没有太多技术含量，它就是高精度测光。
那百分之、 之一的高精度，其实以前人类也、 也完全可以做到，但是没去想。
所以后来就想了，想了呢当然有的吸积就马上想到可以这样做，那么现在这个很重要的一- 个方法。
那么由于地面上呢有大气的抖动，所以通常呢 测光精度也就是百分之一，或者说你很多数据叠加起来，
达到千分之几的精度，所以只能看木星。
所以人类就想把它放到卫星上去，到天上去，因为天上没有大气。
对不对？所以天上没有大气，那么就看得更清楚，那么可以探测精度。
所以说很多国家就提出很多空间像木。
就美国，呃这个，这是法国的，首先是，法国叫COROT。
它这个COROT 这个英语全称叫 Convection Rotation and planetary Transits。
行星这个，恒星的对流和行星的凌星， 凌、 凌蚀，所以它显然是两个部分叫恒星的对流，那么主要是研究星震，
恒星其实大家知道，像太阳一样，它不是不变的，它有震动的， 就像心脏一样，嘭、
嘭、 嘭，这个是引力波，对吧？有纵向波， 有引力波，有压强波，很多波，波在传播。
然后，因为有这各种波， 那么你通过这种波的传播频率，因为波的传播，它跟它的媒体的性质是有关系的，
所以通过这个传播你就知道它里面的内部结构什么样子。
就像我们这个测地球的内部结构你怎么测的？ 就打个洞钻进去啊，对吧，你能打多深的洞，
对不对？通、 通常呢，就大尺度情况下，我们就放几个地震波，
发生仪，或者说地震波接收仪，什么地方有地震了，啪，把它接到一个波，然后研究这个波的 性质就、
就、 就会探索发现地、 地壳分成好多层对不对？ 这就是样的星震学。
那另外一个就是系外行星。
所以它的测光精度达到 它设、 设想的精度是万分之三，但后来它其实没达到那么高，原因它放在极轨上面。
所以它这个是放了一个27厘米望远镜，这个 呃，一个4CCD在那边。
07年我看看，07年我看看，09年上去的吧好像。
到现在也、 也发现了二十几个行星。
你看这就是恒星的震动。
你看到，恒星本身有震动。
所以它是一方面做震动，另外做、 做行星。
那么它是放了一个呃，极轨上，就是地球，那么这个地球的极轨上面运动。
那么这个极轨运动，它这个上面导致这个精度并不是很高。
所以下面那个开普勒那个就没放在极轨，那么就放在一个叫静 静这个行星轨道上。
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