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这次诺贝尔物理学奖让我们仰望星空


2019-10-9 10:24:10

  来源:科技日报

  本报记者 高 博

  新出炉的物理学诺奖,一半颁给“首次发现类日恒星的行星”。这丝毫不令同行惊讶。媒体“Inside Science”颁奖前就准确预测。复旦大学物理系教授施郁也在2015年预测过这一成就能拿诺奖。

  靠高精度器件“拔得头筹”

  1995年,日内瓦大学的迪迪埃·奎洛兹和米歇尔·马约尔发现了第一颗围绕类日恒星运行的系外行星。

  “近代有很多人宣称发现太阳系外的行星,但都被证实是错误的。”天文学家、南京大学教授周礼勇告诉科技日报记者,“1992年才发现了一颗围绕脉冲星运行的行星。”

  大家真正关心的是类似于太阳的恒星。“这些恒星离我们实在太远了,而且它们的光芒又太亮,望远镜只能看到这些恒星,根本不可能看得清其周围到底有没有行星在绕着它们转动。”科普名人、国家天文台科学传播中心主任郑永春说。

  马约尔和奎洛兹1995年用的是“视向速度法”。周礼勇解释说,利用恒星光谱的“红移”和“蓝移”,确定行星对其运动的干扰。这好比妈妈跟孩子手握手相对旋转。质量大得多的妈妈看似静止,实际上妈妈也在围绕两人的质心转动。恒星小小的走位,导致观察者能看到光谱频率改变(好像运动的火车,汽笛声会尖利或低沉一点)。周礼勇说,借此能计算出行星的质量和轨道。

  “马约尔和奎洛兹并不是唯一用这个方法的人。”周礼勇说,“他们率先突破,是因为使用好的光谱器件,测得特别准。”

  迄今已发现4000多颗太阳系外行星了。还有几种别的方法,比如“专家”开普勒太空望远镜,用的是凌星法。郑永春解释说:“像日食一样,只要注意一下恒星发出的光芒是否有时候会被挡住,就可判断它们身边是否有行星。”

  周礼勇说,现在还有一种很重要的“微引力透镜法”,是中国天文学家毛淑德提出来的。

  “1995年首次发现的那颗行星,质量相当于0.47个木星,轨道却小于水星,大家没想到这么怪。”周礼勇说,地外行星甚至“第二地球”的大量发现,得益于1995年的那次“刺激”。

  周礼勇说,如今马约尔和奎洛兹仍然活跃在学术前沿。

  宇宙学一代宗师

  另一位本届物理学诺奖得主,詹姆斯·皮布尔斯则是宇宙学的泰山北斗。

  国家天文台研究员陈学雷告诉科技日报记者:“皮布尔斯最有名的成就,可能是提出宇宙大爆炸后有微波背景辐射。其实最早是伽莫夫及其学生提出这个想法,但皮布尔斯继续深入,在怎么计算辐射,怎么得到准确的预测上,发挥了重要作用。”

  陈学雷说:“皮布尔斯另一项重要工作,是研究宇宙大结构怎么生成。或者说,微扰怎么在宇宙演化中放大到今天所见的不均匀。他不是唯一的研究者,但他将物理过程想得比较清楚,而非数学化地处理。”

  “宇宙学的很多人是沿着皮布尔斯的方向走下去的,所以大家觉得他迟早能够获奖。”陈学雷说,“他的很多研究都是开创性的,就像武侠小说里张三丰创立太极拳一样,能提出一套方法。”

  陈学雷说,学术会议上常见皮布尔斯。“我的印象:他是个朴实的、一心做学术的古典意义上的学者。他的研究深度和广度超过了其他人。”

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