系外行星终获诺奖，人类不孤单

系外行星终获诺奖，人类不孤单原创 中国科普博览 2019-10-08 19:38:26

出品：科普中国

制作：中日精英大学联合会

监制：中国科学院计算机网络信息中心

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，两位获奖者以系外行星的发现而斩获桂冠。这两位获奖者其实是师徒关系。迪迪埃·奎洛兹（Didier Queloz）是（Michel Mayor）米歇尔·麦耶指导的研究生。师徒同时获奖，也算是诺奖历史上的一段佳话了。

​△2019年诺贝尔物理学奖三位得主（图片来源：https://www.nobelprize.org）

人类1995年才找到第一颗绕太阳型恒星运行的系外行星

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，有件事可能会超出你的常识范畴——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，而笔者彼时已经是一位十岁的少年了。

△人类发现的第一颗围绕太阳型恒星运行的系外行星（图片来源见水印）

坦率的说，笔者最早了解到这件事的时候着实吃了一惊，毕竟在那时，哈勃已经升空5年，而苏梅克列维9号彗星一年之前才与木星天地大冲撞。

然而，事实是，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，人类还真没有直接观测到与地球类似的系外行星的证据，无论科学家或者普通人是如何确信这件事。所以，第一颗系外行星被发现的时间，可能比我们以为的要晚的多。

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。

​△系外行星想象图（图片来源：见图片水印）

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，体积要小的多，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。

麦耶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，他们认为这是行星围绕恒星运动过程中二者间的作用结果。

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（Geoffrey W. Marcy）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？

​△第一颗绕太阳型恒星运行的系外行星与太阳系行星的对比（图片来源：https://blog.miraikan.jst.go.jp/topics/201509232015-5.html）

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应了宇宙中空间环境的多样性。

发现系外行星对于人类有何意义？

学术意义而言，系外行星的发现为天文学家提供了可以借鉴的研究方法，从新的角度为人类开启了一扇认识宇宙的大门。

​△图片来源：见图片水印

长远来说，人类的终极目标将是星辰大海，我们的足迹将会踏上月球火星，并且最终在未来的某个时间冲出太阳系。系外行星的搜寻和研究，或许是在为数千年后的人类寻找安身之所。

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