西北大学的一位天体物理学家制作了目前为止最长的系外行星延时视频。
这段视频是基于真实观测数据制作的，展示了一颗质量是木星12倍的行星，它在倾斜的轨道上围绕其恒星运行。视频将17年的观测（从2003年到2020年）压缩成10秒，观众在这短短几秒内可以看到行星完成了75%的轨道。
负责这项研究的西北大学天体物理学家Jason Wang表示：“我们还需要六年的数据才能完整观察整个轨道。我们正在接近目标，耐心是关键。”
作为系外行星成像的专家，王是西北大学温伯格艺术与科学学院的物理学和天文学助理教授，同时也是天体物理学跨学科探索与研究中心（CIERA）的成员。去年底，王发布了一个为期12年的延时视频（下图），展示了四颗系外行星围绕其恒星的运动。
绘人马座β b是一颗巨型行星，距离地球约63光年，位于绘人马座。它与其恒星（绘人马座β）之间的距离大约是地球与太阳之间距离的10倍。与我们的太阳相比，绘人马座β的质量是太阳的1.75倍，亮度是太阳的8.7倍，并且它非常年轻，只有两千万到两千六百万年的历史。
2003年首次拍摄到绘人马座β b时，由于其体积和亮度，使得它比其他系外行星更容易被发现。
“它非常明亮，”王说。“这就是它成为历史上第一批被发现并直接成像的系外行星之一的原因。它的体积如此庞大，以至于它位于行星与褐矮星的边界上，这两者的体积都大于普通行星。”
几年前，王开始追踪这颗系外行星，并制作了他的第一个系统延时镜头，展示了它五年的运动轨迹。为了更新这段延时视频，王向伊利诺伊州温内特卡市新特里尔高中的学生玛拉基·诺埃尔（Malachi Noel）寻求帮助。2022年夏天，诺埃尔作为CIERA高中生天文学研究项目（REACH）的成员参与了此项目。随后，作为REACH的毕业生，诺埃尔于2023年1月在王的指导下开始工作。
诺埃尔利用人工智能驱动的图像处理技术，对来自三台仪器的档案图像数据进行统一分析——一台在双子座天文台，另外两台在欧洲南方天文台。在诺埃尔完成数据的统一处理后，王使用一种称为运动插值的算法技术来填补空白，从而创建出一个连续的视频。否则，这颗系外行星在太空中将会显得跳跃，而不是平稳地沿轨道运行。
王表示：“如果我们只是简单地将这些图像拼接在一起，视频看起来会非常不连贯，因为我们已经17年没有连续观察这个系统了。”“算法消除了这种抖动，让我们能够想象，如果我们每天都能看到这颗行星，它会是什么样子。”
诺埃尔提到：“由于时间跨度长，数据集之间存在很大的多样性，这需要不断调整图像处理方法。”“我真的很享受处理这些数据。虽然现在下结论还为时尚早，但天体物理学绝对是我认真考虑的职业方向。”
在组装视频时，王还使用了一种称为“自适应光学”的技术，以纠正因地球大气造成的图像模糊，并使用专门的仪器来抑制系统中心恒星的眩光。（这就是为什么视频中间有一个黑色圆圈围绕着一个卡通明星图标。）
尽管采用了这些技术，这颗恒星的眩光依然强烈，以至于当它靠近系外行星时，其亮度超过了行星本身。对于这些部分，王用“x”标记了这颗短暂不可观测的系外行星，以便观众能够追踪它的轨迹。
王希望他的系外行星视频能够让观众一窥行星的运动，并对宇宙的内部运作产生敬畏。
“在科学中，我们常常使用抽象的概念或数学方程，”王说。“但像这样的电影——你可以亲眼看到——让你对物理产生一种发自内心的欣赏，这是仅仅通过图表无法获得的。”
为了制作视频，王使用了双子座天文台的双子座行星成像仪以及欧洲南方天文台的NACO和SPHERE仪器的数据。
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希望本篇文章《迄今为止基于真实数据编纂的系外行星最长延时影像》能对你有所帮助！
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