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解讀2019諾貝爾物理獎:讓我們在太陽系外看到地球的影子-夢之網科技

夢之網科技?2019-10-08?文章動態?

茍利軍,中國科學院國家天文臺研究員,恒星級黑洞研究團組首席科學家,中國科學院大學天文學教授。《中國國家天文》雜志執行總編,北京天文學會副理事長。

剛剛教完課,還在回程路上,就被三位天文學家獲得2019年物理學諾獎的消息包圍。

三位獲得諾獎的人分別是詹姆斯·皮伯斯(James Peebles)、米歇爾·梅厄(Michel Mayor)和迪迪埃·奎洛茲(Didier Queloz)。皮伯斯獲獎的理由是物理宇宙學的理論研究,而另外兩位因發現第一個圍繞類日恒星運行的系外行星而獲獎。

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就是他們了!2019諾貝爾物理學獎得主(圖片來源:https://www.nobelprize.org)

本來分別有可能獲獎的領域,現在同時獲獎,的確有些讓人意外,不過也是意外而自然。

在天文學界,皮伯斯的名字是如雷貫耳,可以說是宇宙學領域內的先驅性人物。自從1970年以來,他被廣泛認為是世界領先的理論宇宙學家。在這期間,他主要對原始核合成,暗物質,宇宙微波背景和結構形成等領域做出了理論貢獻。之前筆者曾經在很多場合聽到過眾人談論皮伯斯有望得獎的可能。俗話說,只要活得久就有可能,今年84歲的皮伯斯終于等到了。

老爺子還為我們帶來了雞湯——“獎項雖然也很重要,但要因為熱愛搞科研才行啊!”

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而對于梅厄和奎洛茲,筆者平常對于這個系外行星領域比較關注,所以也是多一些了解。

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右側是Michel Mayor,左側是他的學生Didier Queloz(圖片來源:ESO)

自從天文學家幫助我們認識到宇宙及其廣袤之后,一個很自然的問題就出現了。

宇宙這么大,除了地球,還有其他地方有生命存在嗎?或者說,有沒有其它的星球適合于生命的存在?

所以尋找適宜的系外行星就是天文學家的一個目標,也是在幫助未來的人類做著未雨綢繆的事情。

尋找地外行星的工作從上世紀80年代開始發展,終于在90年代的時候,取得了突破。此次獲獎的兩位都是瑞士的天文學家,還是一對師生。他們為尋找太陽系之外的行星做出了開創性的工作,在1995年的時候,他們提出了一種叫做視向速度法的方法,在飛馬座51恒星周圍發現了一顆軌道周期為4.2天的行星,這就是我們現在熟知的飛馬座51b(命名方式就是從內自外,按照字母順序b開始)。

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圖片來源見水印

這次探測,真正在意義上開啟了人類探測系外行星的時代。

其實,這里值得一提的還有兩位科學家,一位是美國舊金山州立大學的天文學家杰佛瑞·馬西(Geoffrey Marcy)。他在梅厄和奎洛茲發布結果的6天后,也就是10月12日,就帶領團隊確認了這個行星,并在不久后又相繼發現了圍繞類太陽恒星轉動的第2和第3顆行星。梅厄和Marcy的團隊,而在此之后分別由繼續發現了百余顆行星,這為之后深入研究系外行星提供了很多的可靠的統計信息。他們也引領了系外行星探測的“潮流”,所使用的視向速度法也成為當時的主流探測方法之一。現在尋找系外行星最重要的方法是凌星法,之后通常用視向速度法再驗證。到目前為止,在開普勒衛星的幫助之下,科學家們已經確認了將近4000顆系外行星,而還有四千多顆等待確認,讓我們意識到很多的希望系外行星系統和我們的太陽系差別很大,更多的行星比我們地球要大一些,超級地球就是在那樣的情形之下提出來的。

梅厄和Marcy還在2005年的時候共同分享了素有東方諾貝爾之稱的邵逸夫獎。說到這里,或許大家會有點疑惑,為什么這次Marcy沒有獲得諾貝爾獎的青睞呢?除了工作成果的重要性,還不得不提到,在幾年前的時候,Marcy因為騷擾女學生而被學校開除,很自然地,已經與諾獎無緣了。

說回來今年的諾獎,雖然很多人對天體物理的獲獎表示意外,但對于系外行星的獲獎,其實很是自然的。筆者在2015年接受采訪的時候,就看好它當年會得獎,不過時隔4年,這個領域喜獲諾獎不算長。

說到第一顆系外行星,還需要說明的一點是,通常我們會說人類發現的第一顆系外行星是1995年找到的飛馬座51b。但其實,如果不看中心天體的類型的話,第一顆系外行星應該是在中子星周圍周圍發現的。

那是1992年,波蘭天文學家、美國賓夕法尼亞州立大學教授亞歷山大·沃爾茲森(Aleksander Wolszczan)和當時正在美國國立射電天文臺做博士后的戴爾·費雷歐(Dale Frail)宣布發現了圍繞毫秒脈沖星PSR 1257+12旋轉的兩顆行星。

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圍繞中子星旋轉的行星想象圖(圖片來源:https://www.illustration-scientifique.com)

文章關鍵詞
物理學
地球
天文學家
系外行星
迪迪埃·奎洛茲
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