只是发清楚明了一颗星,凭甚么得了诺贝尔奖?

只是发清楚明了一颗星,凭甚么得了诺贝尔奖?
2019年10月09日 09:29 新浪科技综合

  来源:迷信大年夜院

  2019年的诺贝尔物理学奖于10月8日公布,有一半的奖金归属了一对师徒——瑞士的地理学家Michel Mayor和Didier Queloz。

从左往右,第二位和第三位就是这对荣幸的师徒啦(图片来源:https://www.nobelprize.org)从左往右,第二位和第三位就是这对荣幸的师徒啦(图片来源:https://www.nobelprize.org)

  颁奖词说,授予他们诺奖,是为了表扬他们“发清楚明了一颗环绕类太阳恒星运转的系内行星”。只看这句话,我想很多人能够会有困惑,发明一颗系内行星也能拿诺奖?别想糊弄我,我可是清清楚楚记得,光NASA的Kepler千里镜就找到了几千颗啊!非也非也,能拿诺奖,固然凭的是真本领,就让我们一路看一下,凭甚么这师徒二人可以或许取得诺奖喜爱吧。

  1、起首,他们研究的是甚么?

  在颁奖词里我们曾经知道了,这二位研究的是环绕类太阳恒星的系内行星。

  我们在宇宙中能否唯一,是人类从仰望星空开端就在赓续诘问的成绩,在太阳系以外的宇宙中,能否还有其他行星存在,也是一些汗青巨人们常常思虑的成绩。

  早在16世纪,布鲁诺在《论无穷的宇宙和世界》中就提出了他关于系内行星的预言。他认为天空中的恒星,应当都像我们的太阳一样,它们的四周也会环绕着行星,而这些行星也能够孕育本身的生命。18世纪时,牛顿在他的绝代名作《天然哲学的数学道理》一书中提到了异样的能够性。经过过程与太阳四周行星类比,牛顿的脑海中浮现出的,是其他恒星四周类似太阳系一样行星环绕的场景。

  所以说,类太阳恒星四周的系内行星,就是以下面两位巨人所想的那样,在夜空中像太阳一样的其他亮星四周,也有行星在绕转,构成其他的“太阳系”。

  2、他们若何找系内行星?奇妙的办法,荣幸的色彩

  由于行星本身不发光,所以我们很难直接在其他恒星四周找到能够存在的系内行星,这时候辰牛顿的万有引力定律又可以来协助了。行星本身的质量使得行星和恒星环绕着他们合营的质量中间在迁移转变,那么在地球上的千里镜,就有能够看到行星引力关于恒星的影响,行星让恒星在天空中悄悄“摇摆”。在视野偏向上,恒星受行星引力感化,时而阔别时而接近我们,这类纤细的摇摆反响在光谱上,就会形成恒星光谱全体赓续的红移和蓝移。我们称这类探测系内行星的办法为视向速度法。经过过程这一办法可以预算系内行星的质量这一重要参数。

视向速度法表示图视向速度法表示图

  当时国际上的几个小组就是经过过程这类办法,经久监测天上的一批恒星,等待发明潜伏的系内行星对恒星光谱形成的速度变更,从而攫取这个范畴的第一。这个中就包含Mayor和Queloz师徒,他们应用的是位于法国上普罗旺斯地理台的一台2米的千里镜和它所携带确当时最早辈的光谱分析设备。

 Mayer(右)和Queloz(左)在发明飞马座51b的千里镜前 Mayer(右)和Queloz(左)在发明飞马座51b的千里镜前

  这台千里镜被涂成了白色,这个中国人眼中的荣幸色,也给瑞士人带来了好运。

  3、他们找到了甚么?一颗弗成思议的系内行星!

  功夫不负有心人,师徒二人经久监测绘制出的视向速度曲线,显示飞马座51四周存在一个质量至少有半个木星这么重的天体,每4天绕转一圈。

  但这一发明却令师徒二人困惑不已。

  要知道,太阳系中间隔太阳比来的水星,公转周期也要88天。这个天体质量巨大年夜却离它的太阳如此之近。他们在一个佛罗伦萨的学术会议上简介了这个令人弗成思议的发明,并寻求其他地理学家的赞助。

Marcy(右)和Butler(左)在Lick千里镜前Marcy(右)和Butler(左)在Lick千里镜前

  与此同时,美国的地理学家Geoffrey Marcy和Paul Butler,也在应用加州大年夜学的千里镜做着异样的任务。当得知瑞士同业的发明时,他们也把本身的千里镜对准了飞马座51,并且取得了类似的视向速度变更曲线。另外,他们还对本身之前不雅测的其他恒星数据停止再次分析,又找到了一些类似的旌旗灯号——巨大年夜的质量、较小的周期。

  美国人自力不雅测的数据,从正面证明了瑞士人的发明,才终究促进了飞马座51b这“第一颗类太阳恒星四周的系内行星”的头衔。1995年11月, Mayor和当时照样他博士生的Queloz在《天然》杂志发表文章,正式宣布他们初次在类太阳恒星——飞马座51四周,发清楚明了系内行星——飞马座51b。

飞马座51b根本信息飞马座51b根本信息

  关于像飞马座51b这类大年夜质量短周期的系内行星,由于间隔恒星很近所以外面温度极高,地理学家也给了它们一个笼统的名字——热木星。

  4、听说第一颗系内行星不是他俩发明的?凭啥还能拿诺奖?

  实在其实,地理学家一向在赓续寻觅太阳系以外的行星。

  1992年,射电地理学家Aleksander Wolszczan 和Dale Frail在脉冲星PSR 1257+12四周发明的两颗系内行星,才是人类初次发明的太阳系内行星。

脉冲星PSR 1257+12系内行星体系表示图脉冲星PSR 1257+12系内行星体系表示图

  然则,脉冲星是高速自转的中子星,中子星是一些大年夜质量恒星逝世亡的产品,它的密度大年夜到在一个指甲盖大年夜小的体积内,就集中了数吨的重量。又由于脉冲星有强磁场,一向在高速迁移转变并赓续向外收回周期性强辐射。如许严格的情况,四周存在的系内行星肯定跟我们的地球相去甚远。

  推敲到我们寻觅系内行星的目标,照样欲望能发明宇宙中其他的生命,是以,固然这两颗系内行星创造了人类第一次,但明显迷信家照样更欲望在跟太阳类似的恒星四周找到行星,而不是在一个逝世亡的大年夜怪物旁边。

  另外,发明这两颗行星所应用的办法是精确的计时办法,这一办法发明的系内行星到今朝为止也只要几十颗,其实不是寻觅系内行星的主流办法。所以Wolszczan和Frail也就遗憾的与诺奖掉之交臂了。

  5、美国地理学家的任务就晚了几天,不重要吗?为甚么诺奖没有他们的名字?

  前文我们提到,飞马座51b可以或许拿下“第一颗类太阳恒星四周的系内行星”的头衔,相对离不开美国地理学家Geoffrey Marcy和Paul Butler的任务。

  实际上,Marcy他们的任务确切重要。从那以后的数年内,瑞士和美国这两个小组引导的团队,简直包办了最后发明的几百颗系内行星,个中美国人的发明还要更多一些。他们开启了将来30年系内行星探测的高潮。

  在这一重要发明十年后的2005年,有着西方诺贝尔奖之称的邵逸夫奖,也将地理奖颁给了Geoffrey Marcy和Michel Mayor,以表扬他们发明第一颗类太阳恒星四周系内行星的巨大年夜供献。这在当时也就意味着,假设不出不测,两人很能够会在若干年后拿下诺贝尔奖,当时大年夜家广泛推想将来美国人和瑞士人会等分诺贝尔奖。

  可是不测照样到来了,十年一个轮回,2015年,学术上非常出色的Geoffrey Marcy,被爆出了性骚扰丑闻而名声扫地,更是被地点的加州大年夜学伯克利分校解雇。不知道这跟他最早应用的千里镜被刷成黄色能否有关系……但明显诺贝尔奖曾经弗成能再有他的名字。

  6、说来讲去,发明这颗系内行星的意义毕竟在哪?

  有人能够会说了,就发明一颗系内行星,你也说了,这颗星绰号热木星,离恒星很近,不宜居,我也不克不及迁居去那儿,不是说诺奖都要颁给为人类作出严重年夜供献的人吗?所以他俩究竟是为啥拿了诺奖呢?

  一句话:1995年飞马座51b的发明,改变了人类关于行星构成认知,也开启了系内行星研究的新时代。

  早已退休的Michel Mayor传授,依然还持续着对系内行星的摸索,他所引导的有名系内行星搜索项目HARPS筹划,是今朝世界上精度最高的视向速度探测器。

  他昔时的先生Didier Queloz,也曾经成了剑桥大年夜学的传授,并且活泼在系内行星前沿研究范畴,引导着多个欧洲的空中和空间系内行星探测筹划。

  系内行星作为天体物理学范畴的年青分支,在近三十年来取得了蓬勃的生长。探测办法赓续改革,研究手段有了更长足的进步,研究内容也从最后的寻觅行星肯定基本性质,到如今曾经可以深刻研究行星大年夜气。

从图中可以清楚看到,近二十年系内行星发明的数量急速上升从图中可以清楚看到,近二十年系内行星发明的数量急速上升

  从1995年的第一颗,到如今的4000多颗,我们不只仅知道了系内行星的存在,还知道了系内行星是在恒星四周广泛存在的,这从一到多的过程,关于人类的熟悉无疑是革命性的。

  从热木星,到超等地球再到类地行星,我们曾经不只仅可以发来岁夜个头的系内行星,还发清楚明了更多与我们地球质量大年夜小类似的行星。更多地球兄弟姐妹的发明,无疑也为我们带来了更多的神往。从简单的丈量行星周期质量半径,到如今可以探测到行星大年夜气上能够存在的水分子和氧分子,我们的触手在一点点向系外生命接近。

  是以,绝不夸大地说,Mayor和Queloz的发明,开启了系内行星研究的新时代,使得系内行星成了当今地理学中最活泼的研究范畴之一。

  写在最后:

  然则系内行星范畴毕竟还很年青,还没有出现类似找到另外一个有生命星球如许重磅的发明。他们的得奖若干有些忽然,让很多地理学家都没有心思预备,在我的心中,诺奖他们是早晚能取得的,只不过去的比料想中早了一些。所以我想,能够这也是诺奖评委会为了鼓励系内行星和外星生命摸索,同时让公众更多懂得这一范畴的方法。

  比地点研究范畴的前辈获奖更令人高兴的是,将来大年夜型的空间空中千里镜,将用更先辈的设备进一步深刻过细地研究我们近邻的系内行星,等待人类可以或许有一天揭开它们下面熟命存在的奥妙。

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