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“飞马座51b”发现者获得诺奖,本文去年就预言了| 直击诺奖

2019-10-09 04:28 weila

编者按

随着本年度诺贝尔物理学奖的揭晓,物理宇宙学成了各大媒体热议的话题。本文作者王爽,早在去年就预言了米歇尔‧马约尔和迪埃‧奎洛兹会得到诺奖。因为他们首次发现太阳系外围绕类日恒星运转的行星,对物理宇宙学来说,实在意义重大。

在开始今天的银河系之旅前,我们要知道,在天文学史上,飞马座51b是一个具有重大历史意义的景点:它是人类发现的第一颗绕主序星旋转的系外行星,而它的发现也宣告了系外行星探索时代的到来。

其实很早就有人怀疑,在茫茫宇宙中还有许多其他的行星。比如说,早在16世纪,被罗马教廷烧死的意大利哲学家乔丹诺·布鲁诺就猜想,漫天繁星其实就是远处的太阳,也有很多行星在绕它们旋转。此外,大名鼎鼎的牛顿爵士也在他的传世巨著《自然哲学的数学原理》中表达了相同的观点。

然而,寻找系外行星是一件极端困难的事情。原因很简单。行星本身不会发光,只能够反射恒星的光芒;这意味着,行星的绝对亮度其实非常非常微弱。另一方面,即使是最近的那些恒星,它们与地球之间的距离也要以光年计。相距如此遥远的情况下,系外行星肯定会被笼罩在它所环绕的恒星的光芒中;换句话说,系外行星根本无法被地球上的望远镜所看到。

师徒破局

几百年来,人们一直无法找到支持系外行星存在的有力证据。从19世纪开始,不断有人跑出来宣称他们发现了太阳系以外的行星。但事实证明,他们几乎全是自己看花了眼。

一直到20世纪90年代,才有人横空出世,用相当有力的证据证明了系外行星的存在。完成这一壮举的人,是一对来自瑞士的师徒。

其中的老师是米歇尔·马约尔。1971年,马约尔在瑞士的日内瓦大学拿到博士学位。在剑桥大学、欧洲南方台和夏威夷大学工作了几年以后,他又回到了日内瓦大学任教,并在那里一直干到退休。

其中的学生是迪迪埃·奎洛兹。20世纪90年代初,奎洛兹考进了日内瓦大学天文系,然后成了马约尔的博士研究生。博士毕业后,他在剑桥大学卡文迪许实验室找到了永久职位。

新大陆:径向速度法

可能有读者会问了:“这对师徒到底是用什么办法,才捅破这层天文学界花了400多年也没能捅破的窗户纸呢?”答案是我们在游览比邻星b的时候就已经讲过的径向速度法。下面,我就带大家回顾一下这种方法。

如果一颗恒星的周围真的存在一颗行星,此恒星和此行星就会构成一个彼此绕转的两体系统。你不妨把一颗恒星想象成一个在舞会上落单的人,只能孤零零地站着不动。如果它有了一颗行星,那就是有了一个舞伴,就可以与舞伴一起跳旋转舞了。当然,由于恒星质量远远大于行星质量,恒星旋转的幅度远比行星要小。

由于在彼此旋转,当行星离地球远去时,恒星就会略微地靠近地球;此时,恒星发出的光就会发生轻微的蓝移。反之,当行星向地球飞来时,恒星就会略微地远离地球;此时,恒星发出的光就会发生轻微的红移。这样一来,如果一颗恒星的周围真的存在一颗行星,这颗恒星的光谱就会出现周期性的蓝移和红移交替的现象。换言之,如果发现一颗恒星的光谱出现了周期性的蓝移和红移交替的现象,就可以断定这颗恒星拥有一颗行星。这种探测系外行星的方法就是径向速度法。

1995年底,马约尔和奎洛兹在《自然》杂志上发表了一篇论文,宣布他们用位于法国普罗旺斯天文台的一台新型光谱仪,测出一颗与太阳相距50光年、名叫飞马座51的恒星的光谱中,存在一个周期为4。2天的蓝移红移交替的现象。由此可以推断出,在离飞马座51仅仅800万千米的地方,有一个和木星差不多大小、公转周期为4。2天的行星。马约尔和奎洛兹把这颗行星称为飞马座51b。它是人类历史上发现的第一颗绕主序星旋转的系外行星。



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