提问：美国国家航空航天局（NASA）的开普勒太空望远镜是怎么找到了180光年以外的“HIP 116454b”星球的？

该问题由罗伯特·弗罗斯特（Robert Frost）在天文在线上作答，他是一名大学讲师，同时也是NASA的一名飞行指挥员。

图解:系外行星HIP 116454b (照片来源：M.科恩麦瑟[M. KORNMESSER]/法新社/华盖创意[Getty Images])

下图是哈勃太空望远镜拍摄的最富盛名的照片之一，照片中展现的奇特景观叫做创生之柱（the Pillars of Creation）。

图解：创生之柱（the Pillars of Creation）

这些气态结构是鹰状星云的一部分，距离我们足足有7000光年之遥。尽管哈勃望远镜在1995年拍下了这张照片，相关专家却坚信，创生之柱早已被6000年前的一场超新星爆炸的冲击波摧毁殆尽。

我们拍摄到了其实早在6000年前就已被覆灭的震撼景象。

图解：哈勃太空望远镜拍摄的鹰状星云

这并非不可能，因为摄影本身是一项“被动”的技术。在为目标摄影的过程中我们并不需要发射任何形式的波、信号或是电磁波束。这一点与雷达不同，雷达工作时会向外界发射无线电波，电波遇到目标物体并且反射回到雷达才能发现目标。而在摄影时，或者在本问题中更精准的说是在光谱分析时，我们所需要做的仅仅是启动我们的传感器然后等待光子的光临。

这些光子在7000年前就离开了它们所在的气态结构，直到被我们探测和捕获，使我们能够顺利获取创生之柱的图像。其实当创生之柱被摧毁时这些光子已经在奔向我们地球的道路上努力奔跑了一千年。

这样的原理也可以应用于探测像HIP 116454b这样的系外行星。通过观测行星从恒星面前经过时引起的光线变化，我们发现了很多系外行星。光线在180年前离开了HIP 1164654的运行轨道，直到现在最终到达了我们的照相机传感器。这些光子不管我们是不是想要捕获它们进行成像，径直奔向了我们。

由于在照相机成像时我们做的事情仅仅是捕获从成像目标奔行而来的光子，因此我们能够为遥远到令人难以想象的事物拍照。2011年，哈勃太空望远镜与斯皮策（Spitzer）太空望远镜都拍摄到了一个遥远的星系，它是如此得遥不可及以至于光子历经了133亿年时间漫长旅程才最终到达地球。这个古董级的星系在宇宙大爆炸之后刚刚4亿年就诞生了。

图解：NASA旗下肩负探索系外行星重任的太空望远镜，从左至右依次为：哈勃望远镜；斯皮策望远镜；开普勒望远镜；凌日系外行星勘测卫星（TESS，图中为未发射，实际已于2018年4月18日升空）；詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）；广角红外巡天望远镜（WFIRST）

NASA的开普勒太空望远镜怎么发现了足有180光年之遥的系外行星“HIP 116454b”?

艺术效果图：开普勒太空望远镜发现系外行星HIP 116454b

探测行星的方法多种多样，大部分都涉及到观测恒星所释放光线发生的细微变化。这诸多方法的共同点我们可以很好的总结为：都是用于探测系外行星的办法。发现HIP 116454b这颗系外行星的方法也可以简短的总结如下：首先通过横穿（天文学意义）法发现系外行星（当行星穿过地球与恒星之间时恒星发出的光线会及其细微地变暗），然后通过径向速度测量的办法确认系外行星的存在（恒星与地球之间的相对速度会受到由行星环绕恒星转动引起的引力拖拽影响发生细微的变化，这种现象可以通过多普勒频移的变化进行观测）。

图解：多普勒频移示意图

这些观测办法堪称严谨观测的典范。理解横穿法的一种途径是有效观测到系外行星从恒星前穿过时投下的阴影，并且通过这种方式我们也可以探询这道阴影的尺寸。HIP 116454恒星的半径约为500,000公里，而这颗行星（HIP 116454b）的半径则大概是32,000公里。这意味着行星的横截面积仅仅是其绕行的恒星的横截面积的千分之四，这个数值也即为行星从恒星前横穿时引起恒星光线变暗的幅度。如果要举个例子形容这个变化是多么的细微的话，那么可以把这颗恒星看作是一个半径5厘米的电灯泡，而行星就是一个仅仅长1厘米的小虫子，要发现这颗行星就相当于是观察一只跳蚤从100瓦的电灯泡前飞过。这实在是一个及其令人赞叹的成就。

参考资料

1.维基百科全书

2.天文学名词

3. 弓长- forbes