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系外行星終獲諾獎,人類不孤單-夢之網科技

夢之網科技?2019-10-08?文章動態?

出品:科普中國

制作:中日精英大學聯合會

監制:中國科學院計算機網絡信息中心

2019年10月8日,2019年度諾貝爾物理學獎授予了三位天體物理學家,以獎勵他們在擴展人類對于宇宙認識方面做出的突出貢獻。其中,兩位獲獎者以系外行星的發現而斬獲桂冠。這兩位獲獎者其實是師徒關系。迪迪埃·奎洛茲(Didier Queloz)是(Michel Mayor)米歇爾·麥耶指導的研究生。師徒同時獲獎,也算是諾獎歷史上的一段佳話了。

系外行星終獲諾獎,人類不孤單-夢之網科技

2019年諾貝爾物理學獎三位得主(圖片來源:https://www.nobelprize.org)

人類1995年才找到第一顆繞太陽型恒星運行的系外行星

如今,相信大多數的人都認為人類并非宇宙中唯一的智慧生物,然而,有件事可能會超出你的常識范疇——人類最早發現圍繞太陽型恒星運行的系外行星其實是在1995年,而筆者彼時已經是一位十歲的少年了。

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人類發現的第一顆圍繞太陽型恒星運行的系外行星(圖片來源見水印)

坦率的說,筆者最早了解到這件事的時候著實吃了一驚,畢竟在那時,哈勃已經升空5年,而蘇梅克列維9號彗星一年之前才與木星天地大沖撞。

然而,事實是,在這兩位獲獎者于1995年發現圍繞飛馬座51b星的系外行星之前,人類還真沒有直接觀測到與地球類似的系外行星的證據,無論科學家或者普通人是如何確信這件事。所以,第一顆系外行星被發現的時間,可能比我們以為的要晚的多。

不過,需要特別指出的是,其實在1992年,波蘭天文學家亞歷山大·沃爾茲森就曾經發現了一顆系外行星,只不過這顆行星所處的環境與地球完全不同,他所圍繞旋轉的并非是類似太陽的恒星,而是一顆中子星。如果系外行星研究獨立獲獎,相信亞歷山大·沃爾茲森很可能會有一席之地,然而由于本領域今年已有兩位學者入圍,亞歷山大·沃爾茲森獲得諾貝爾獎的可能性也基本歸零了。

言歸正傳,什么是系外行星呢?

正如字面意思所言,系外行星就是太陽系外的行星。它們圍繞著各自的恒星旋轉,與地球和太陽的關系完全一樣。

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系外行星想象圖(圖片來源:見圖片水印)

夜空中大部分閃亮的天體是恒星,它們體積巨大,自身發生聚變反應,進而向周圍宇宙空間輻射光熱。而行星圍繞恒星旋轉,體積要小的多,且自身無法發光發熱。我們能看到恒星是因為它們無時無刻不在放射光芒,而我們能看到行星是因為它們會反射恒星的光亮。

麥耶和奎洛茲是怎樣發現系外行星的?

兩位科學家并非直接觀察行星,而是將目標對準行星圍繞的恒星。他們發現恒星的顏色存在周期性的變化,這與其周圍存在的引力源有關,他們認為這是行星圍繞恒星運動過程中二者間的作用結果。

在他們公布觀測結果后僅僅6天,美國天文學家杰佛瑞·馬西(Geoffrey W. Marcy)就觀測到了這顆行星的存在。同樣遺憾的是,雖然杰佛瑞·馬西在尋找系外行星方面功績彪炳(前100顆太陽系外行星的其中70顆是他和保羅·巴特勒和黛布拉·費希爾共同發現),他也在事實上失去了獲諾獎的可能。

這顆系外行星有哪些特殊之處?

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第一顆繞太陽型恒星運行的系外行星與太陽系行星的對比(圖片來源:https://blog.miraikan.jst.go.jp/topics/201509232015-5.html)

這顆行星與其圍繞著的飛馬座51b星間距離非常近,以太陽系作比較的話,這顆行星的軌道甚至比水星還靠內。由于距離接近,這顆行星的公轉周期只有101個小時,也就是說這顆行星上的一年還不到5天。其次,這顆行星的質量大約是木星的一半,與之特征類似的太陽系行星(公轉周期如此短且質量如此大)完全不存在。可想而知,這顆行星所處的環境將極為嚴酷,生命存在的可能性微乎其微,不過這也從一個側面反應了宇宙中空間環境的多樣性。

發現系外行星對于人類有何意義?

學術意義而言,系外行星的發現為天文學家提供了可以借鑒的研究方法,從新的角度為人類開啟了一扇認識宇宙的大門。

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圖片來源:見圖片水印

文章關鍵詞
諾貝爾獎
恒星
行星
系外行星
米歇爾·麥耶
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