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太阳系外有没有另一个地球 (潇湘晨报)

2019-10-09 05:09:28 来源:(潇湘晨报) 作者:(潇湘晨报) 责任编辑:admin 点击图片浏览下一页

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迪迪埃·奎洛兹。


 
米歇尔·马约尔。


 
詹姆斯·皮布尔斯。

    寻找太阳系外的行星,不夸张地比喻,就好像在大海中航行的水手试图观察遥远灯塔光辉下的一只飞虫那么困难。

 

    此次获得诺贝尔物理学奖的三位天体物理学家,皮布尔斯上世纪60年代关于宇宙演化的理论,让人类离解答“从哪里来”这个问题越来越近,而马约尔和奎洛兹寻找到的围绕类太阳型恒星运行的系外行星,则有可能满足人类一直以来最原始的好奇——“地球是否是苍茫宇宙唯一有生命的星球”。

 

    带着人类的向往,探索星辰大海,永无止境。

 

    本报记者陈张书综合科技日报报道

 

    2019年10月8日,2019年度诺贝尔物理学奖授予了三位天体物理学家,以奖励他们在扩展人类对于宇宙认识方面做出的突出贡献。

 

    其中,美国普林斯顿大学教授詹姆斯·皮布尔斯因“在宇宙物理学上的理论发现”独享一半奖金,英国剑桥大学教授迪迪埃·奎洛兹和瑞士日内瓦大学教授米歇尔·马约尔则因“发现一颗环绕类太阳恒星的系外行星”共享另一半。

 

    “连续几年诺贝尔物理学奖都有研究宇宙起源的科学家获奖,进一步激化了人们对宇宙的探索,给了研究者更多鼓舞。”湖南师大物理与电子科学学院教授余洪伟接受潇湘晨报记者采访时还表示,马约尔及奎洛兹的发现具有开创性,对人们探索系外行星产生了重大影响,提供了可靠的方法去搜索太阳系外的行星。

    那颗绕着“太阳”转的行星

 

    如今,相信大多数的人都认为人类并非宇宙中唯一的智慧生物,然而,有件事可能会超出常识范畴——人类最早发现围绕太阳型恒星运行的系外行星其实是在1995年。

 

    长久以来,人们一直怀疑在茫茫宇宙中还有许多其它的行星,就连牛顿都曾在他的著作中提到这一猜想,但无论科学家或者普通人是如何确信这件事,在这两位获奖者于1995年发现围绕飞马座51b星的系外行星之前,人类还没有直接观测到与地球类似的系外行星的证据。

 

    不过,需要特别指出的是,其实在1992年,波兰天文学家亚历山大·沃尔兹森就曾经发现了一颗系外行星,只不过这颗行星所处的环境与地球完全不同,他所围绕旋转的并非是类似太阳的恒星,而是一颗中子星。如果系外行星研究独立获奖,相信亚历山大·沃尔兹森很可能会有一席之地,然而由于本领域今年已有两位学者入围,亚历山大·沃尔兹森获得诺贝尔奖的可能性也基本归零了。

 

    言归正传,什么是系外行星呢?正如字面意思所言,系外行星就是太阳系外的行星。它们围绕着各自的恒星旋转,与地球和太阳的关系完全一样。

 

    夜空中大部分闪亮的天体是恒星,它们体积巨大,自身发生聚变反应,进而向周围宇宙空间辐射光热。而行星围绕恒星旋转,体积要小得多,且自身无法发光发热。我们能看到恒星是因为它们无时无刻不在放射光芒,而我们能看到行星是因为它们会反射恒星的光亮。

 

    这颗星星有哪些特殊之处

 

    马约尔和奎洛兹是怎样发现系外行星的?两位科学家并非直接观察行星,而是将目标对准行星围绕的恒星。他们发现恒星的颜色存在周期性的变化,这与其周围存在的引力源有关,认为这是行星围绕恒星运动过程中二者间的作用结果。他们在《自然》杂志上发表论文,宣布在利用径向速度测量(多普勒光谱)对飞马座51进行分析的过程中,首次发现围绕主序星运行的系外行星

 

    在他们公布观测结果后仅仅6天,美国天文学家杰佛瑞·马西就观测到了这颗行星的存在。同样遗憾的是,虽然杰佛瑞·马西在寻找系外行星方面功绩彪炳(前100颗太阳系外行星的其中70颗是他和保罗·巴特勒和黛布拉·费希尔共同发现),他也在事实上失去了获诺奖的可能。

 

    这颗系外行星有哪些特殊之处?这颗行星与其围绕着的飞马座51b星间距离非常近,以太阳系作比较的话,这颗行星的轨道甚至比水星还靠内。由于距离接近,这颗行星的公转周期只有101个小时,也就是说这颗行星上的一年还不到5天。其次,这颗行星的质量大约是木星的一半,与之特征类似的太阳系行星(公转周期如此短且质量如此大)完全不存在。可想而知,这颗行星所处的环境将极为严酷,生命存在的可能性微乎其微,不过这也从一个侧面反映了宇宙中空间环境的多样性。

 

    中国科学院国家天文台研究员陈学雷解释,在太阳系中,离太阳近的行星质量小,离太阳远的行星是大质量的木星、天王星之类的行星,但是他们发现的行星是离恒星又近,质量又大,“这意味着宇宙中行星和恒星的绕行有不同的形式,事实上,其后陆续发现的系外行星确实证明了这一点”。

 

    寻找你,那么久

 

    1781年

 

    1781年以前,人类知道的大行星数目是6,1920年,这个数字艰难地增加到了9,这里面有一个还在后来被投票排除掉了。

 

    1992年

 

    1992年,波兰天文学家亚历山大·沃尔兹森发现了一颗系外行星。

 

    不过这颗行星所处的环境与地球完全不同,它所围绕旋转的并非是类似太阳的恒星,而是一颗中子星,而中子星是大质量恒星死亡后留下的残骸。

 

    换句话说,这颗行星围绕着一个恒星的尸体在运行。

 

    1995年

 

    马约尔和奎洛兹宣布发现围绕类日恒星(类似太阳的恒星)运行的系外行星。

 

    2009年

 

    美国宇航局开始执行开普勒太空任务,就是优先使用凌日法来探测类地行星。自开始运行以来,开普勒小组发布了超过2600个系外行星候选体,其中包含一个已确认的与地球大小相似的行星,这颗行星在一个类日恒星的宜居带中。

 

    2019年

 

    20年前,科学家预测,可以在“热木星”系外行星的大气层中探测到钾和钠。2019年,由美国物理联合会的博士生英格·凯尔斯领导的团队首次发现了钾。此前已在“热木星”的大气中发现了钠。

 

    如今,天文学家已发现了4000多颗系外行星。根据现有的数据估算,在银河系中,类似地球的行星可能有100多亿颗

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