3.直接成像法

对于天文学家来说，通过望远镜直接拍摄到系外行星的情况非常罕见，这就是所谓的直接成像，目前只有少数系外行星以这种方式被发现。天文学家直接拍摄系外行星时面临的主要困难是，它们围绕的恒星比行星要亮数百万倍，任何从行星反射的光或来自行星本身的热辐射都会被主星的光芒淹没。相当于要在探照灯附近拍到飞舞的萤火虫，这是非常困难的。

行星相比恒星都是非常暗淡的，在可见光波段它们的亮度不到其主星的百万分之一，会被主星的光芒掩盖，因此用一般的望远镜直接看到系外行星几乎是不可能的。但在一些特殊情况下，现代的望远镜可以直接拍到系外行星的影像。比如，行星体积特别大（明显大于木星），与主星距离较远（避开恒星的光芒），以及行星较为年轻——年轻行星温度比较高，放射出比较强的红外线，容易被红外照相机拍摄到。

在阳光灿烂的日子里，尤其是夏天的早晨或者傍晚，迎着阳光开车或走路，你可以戴一副太阳镜，使用汽车的遮阳板，或者只是用你的手来阻挡太阳的眩光，这样你就能看清其他东西了。天文学家也会用各种技术来遮挡恒星的光线，一旦恒星的眩光减少，他们就可以更好地观察恒星周围的情况，容易发现系外行星。

图5-13 绘架座贝塔b

天文学家有两种方法阻挡恒星的光线。其中一种方法是使用星冕仪（coronography），它安装在望远镜的内部，阻挡恒星光线到达望远镜的成像设备上。图5-13是双子座望远镜的行星成像仪拍摄到的系外行星，绘架座贝塔b（Beta Pictoris b）。图像中间的恒星被一个小的不透明圆盘遮住了，以阻挡眩光。这颗行星在图像中非常明显，它是一个明亮的像素块，就在中间恒星的右下方。它距离我们63光年，质量约为木星的12倍，半径比木星大60% ，是一颗非常年轻的行星——估计不到1000万年，而它围绕的那颗恒星本身只有1 200万年左右。

另一种方法是使用遮星罩（starshade），这是一种在恒星和望远镜之间阻挡光线的装置（图5-14）。遮星罩是一个单独的航天器，定位在正确的距离和角度，以阻挡来自被观测恒星的星光。它会像折纸一样展开成向日葵形状，停在远离太空望远镜的地方，其独特的形状能有效阻挡星光，并抑制任何可能从边缘泄漏的杂散光（图5-15）。有了遮星罩之后，太空望远镜就比较容易观测到恒星旁边的行星。这种装置目前正在研制和测试阶段。

图5-14 遮星罩

图5-15 遮星罩工作原理

作为一种发现系外行星的方法，直接成像仍处于起步阶段，目前用这种方法发现的系外行星不到100颗。但人们对这种方法寄予厚望，它最终将成为寻找系外行星以及发现系外行星特征的关键工具。未来的直接成像仪器应该能拍摄到更多系外行星的照片，而且还能识别大气模式、海洋和陆地。