随着下一代巨型高功率天文台开始运行，最近的研究表明，它们的工具可以为科学家提供一个了解遥远系外行星天气状况的无与伦比的机会。这些天文台被称为超大望远镜（ELT），其中包括超大望远镜（ELT）、巨型麦哲伦望远镜（GMT）和三十米望远镜（TMT），它们将成为有史以来最大的地面望远镜，其仪器的性能预计将超过詹姆斯-韦伯太空望远镜。
下一代巨型望远镜将为研究遥远宇宙天体的天气和表面变化提供无与伦比的机会，有助于探索它们的化学成分和磁场。这种先进的能力将通过提供对潜在宜居行星的详细洞察力，加强对地外生命的探索。艺术家绘制的外星世界插图。这项研究采用了一种新的代码来测试下一代望远镜的能力。
利用这些功能强大的仪器收集到的数据将使天文学家能够使用多普勒成像技术--一种能够再现天体表面二维地图的技术--来精确测量超冷目标（或温度低于 2700 K 的宇宙天体，如褐矮星（BD）或极低质量恒星（VLM））--甚至一些系外行星--的磁性和化学性质。
这项研究的第一作者、俄亥俄州立大学天文学研究生迈克尔-普拉默（Michael Plummer）说，除了有助于增进我们对宇宙中一些最神秘天体的了解之外，有能力以更精确的方式研究这些天体的化学成分也为寻找其他世界的生命提供了更深入的见解。
Plummer说："了解太阳系外其他天体的大气层不仅能让我们了解地球大气层的行为方式，还能让科学家将这些概念用于研究潜在的宜居行星。"
这项研究最近发表在《天体物理学杂志》上。
磁性对于寻找与我们类似的世界尤为重要，因为磁场，特别是较小恒星系统的磁场，被认为是支持和影响行星是否能在其表面支持生命的必要条件。
为了帮助这一搜寻工作，普拉默和这项研究的共同作者、俄亥俄州立大学天文学助理教授王吉此前开发了一种名为"Imber"的公开分析代码，用于模拟和推断遥远天体表面是否存在磁性星斑、云系统和其他大气现象（如飓风）等差异。
在这项研究中，他们利用该技术估算了各种 ELT 仪器探测六个目标表面变化的科学能力：Trappist-1 星、一个距离地球约 40 光年的、经过深入研究的七大行星系统、两颗褐矮星和三颗系外行星。
他们利用这项技术对以下仪器的能力进行了研究：GMT 的大型地球探测仪（GMT/GCLEF）、ELT 的中红外 ELT 成像仪和摄谱仪（ELT/METIS）以及 TMT 的多目标衍射限幅高分辨率红外摄谱仪（MODHIS）。
研究人员发现，虽然由于 Trappist-1 的边缘倾角（或其轨道与天空其他部分平行），辨别 Trappist-1 上的星斑对所有这三种仪器来说都具有挑战性，但 ELT 和 TMT 可以通过一次旋转对褐矮星和系外行星进行高分辨率观测。
相反，GMT 的仪器则需要多轮观测才能确定研究选择的系外行星是否存在表面不规则现象。总之，这项研究表明，他们的技术可以准确估计ELTs的未来能力，并帮助确定未来的目标是否值得进行更大规模的研究。
普拉默还说，新的技术引起了科学家们的兴趣，他们希望利用径向速度法来识别或确认所发现的行星天体--这是一种通过研究天体对其所环绕的恒星产生的轻微引力效应来发现系外行星的方法。从本质上讲，他们的研究是帮助科学家充分利用未来天文仪器的第一步。
普拉默说："我们对其他类似地球的行星了解得越多，这些发现就越能为地球科学本身提供信息。我们的工作特别适合帮助进行这些现实世界的观测"。