解读2019诺贝尔物理奖:让我们在太阳系外看到地球的影子

发布时间:2019-10-31 08:51:02 人气:1117

郭立军是中国科学院国家天文台研究员,恒星黑洞研究小组首席科学家,中国科学院大学天文学教授。《中国国家天文学》杂志执行编辑,北京天文学会副主席。《星际穿越》和《想到95%的问题都留给了人类,我松了一口气》的翻译都获得了文学奖。

下课后,在回来的路上,我被三位天文学家获得2019年诺贝尔物理学奖的消息所包围。

三位获胜者是詹姆斯·皮布尔斯、米歇尔·马约尔和迪迪尔·奎罗兹。皮斯获得了物理宇宙学理论研究奖,而另外两人则因发现第一颗围绕类太阳恒星运行的外行星而获得了该奖。

就是他们!2019年诺贝尔物理学奖得主(照片来源:https://www.nobelprize.org)

的确令人惊讶的是,原本可以分别获奖的领域现在却同时获奖,但这也是出乎意料和自然的。

在天文学中,皮斯的名字是众所周知的,可以说是宇宙学的先驱。自1970年以来,他被广泛认为是世界上领先的理论宇宙学家。在此期间,他主要在原始核合成、暗物质、宇宙微波背景和结构形成等领域做出了理论贡献。作者以前曾多次听到许多人谈论皮斯获奖的可能性。俗话说,只要你长寿,这是可能的。84岁的皮斯终于来了。

他还给我们带了鸡汤-"虽然奖项也很重要,但因为热爱科学研究,所以必须颁奖!"

对于梅尔和奎罗兹来说,作者通常更关注这个太阳系外行星领域,所以他也对它了解得更多。

右边是米歇尔·马约尔,左边是他的学生迪迪尔·奎罗兹

自从天文学家帮助我们认识宇宙及其浩瀚以来,一个非常自然的问题出现了。

宇宙如此之大,除了地球以外,其他地方还有生命吗?换句话说,还有其他适合生命存在的行星吗?

因此,寻找合适的系外行星是天文学家的目标,也有助于未来人类做好未雨绸缪的准备。

对外星行星的探索始于20世纪80年代,最终在20世纪90年代取得突破。两位获奖者是瑞士天文学家和一对老师和学生。他们做出了开拓性的努力来寻找太阳系以外的行星。1995年,他们提出了一种叫做表观速度法的方法,并发现了一颗围绕飞马座51星轨道周期为4.2天的行星。这就是我们现在所知道的飞马座51b(命名方法是从内到外,从字母顺序B开始)。

图片来源见水印

这次探索真正开启了人类探索系外行星的时代。

事实上,这里还有一位科学家值得一提。他是旧金山州立大学的天文学家杰弗里·马西。迈耶和奎罗兹公布结果后的第六天,也就是10月12日,他带领团队确认了这颗行星,并很快发现了围绕类日恒星旋转的第二颗和第三颗行星。梅尔的团队和马西的团队从那时起已经发现了100多颗行星,这为外行星的进一步研究提供了大量可靠的统计信息。他们还引领了太阳系外行星探测的“潮流”,所使用的视速度法成为当时的主流探测方法之一。现在发现系外行星最重要的方法是凌日法,通常用视速度法来验证。到目前为止,在开普勒卫星的帮助下,科学家已经确认了近4000颗系外行星,还有4000多颗有待确认,这让我们意识到许多希望系外行星系统与我们的太阳系非常不同,比我们地球大的行星更多,超级地球就是在这种情况下提出来的。

2005年,梅耶尔和马西还分享了被称为东方诺贝尔奖的跑步大奖。说到这里,也许每个人都会有点困惑。为什么玛西这次没有获得诺贝尔奖?除了工作成绩的重要性之外,我还必须提到玛西几年前因为骚扰女学生而被学校开除。自然,他不再有资格获得诺贝尔奖。

回到今年的诺贝尔奖,虽然许多人对天体物理学奖表示惊讶,但实际上系外行星获胜是很自然的。当我在2015年接受采访时,我以为那一年会获得诺贝尔奖,但4年后,在这个领域获得诺贝尔奖的时间不长了。

说到第一颗系外行星,还应该指出,我们通常说人类发现的第一颗系外行星是1995年发现的飞马座51b。但事实上,如果你不看中心物体的类型,第一颗系外行星应该在中子星周围找到。

那是在1992年,当时波兰天文学家和宾夕法尼亚州立大学教授亚历山大·沃尔兹赞和当时在国家无线电天文台做博士后的戴尔·维稳宣布发现了两颗围绕毫秒脉冲星psr 1257 12运行的行星。

中子星周围的行星想象(图像来源:https://www.illustration-scientifique.com)

沃尔兹·森在1994年证实了这一系统。然而,一方面,在中子星周围发现的系外行星数量非常有限。另一方面,中子星周围的环境极其特殊和极端,与地球环境太不一样了。这对我们理解外星生命没有多大帮助。不仅如此,当时用于检测的脉冲定时方法也有很大的局限性。

因此,人们经常把“人类发现的第一颗太阳系外行星”的王冠戴在飞马座51b的头上。但准确地说,飞马座51b是人类发现的第一颗绕类太阳恒星运行的太阳系外行星。

总而言之,这一次,皮斯作为一名理论天体物理学家,帮助我们对宇宙的演化有了更深入的了解,而迈耶和奎罗兹作为天文学家,帮助我们通过观察打开了一个更广阔的外行星世界,让我们看到太阳系外地球的影子。

多亏了他们,我们推进了人类能够识别的领域,让我们看到了一个更广阔的宇宙!

(注:本文仅代表代表的个人观点。责任电子邮件:zhoujing@jiemian.com)

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