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  • 那顆帶來諾獎的“怪”行星 刷新了我們對太陽系形成的認(rèn)知

    2019-10-10 09:52:03  來源:科技日報  


    [摘要]今年的諾貝爾物理學(xué)獎揭曉,又雙叒叕一次花落天文領(lǐng)域。...

      今年的諾貝爾物理學(xué)獎揭曉,又雙叒叕一次花落天文領(lǐng)域。

      其中,米歇爾·馬約爾和迪迪埃·奎洛茲憑借1995年首次在太陽系外發(fā)現(xiàn)一顆圍繞主序星的行星分享一半獎金。

      這顆行星的名字叫飛馬座51b(51 Pegasi b),它在銀河系中繞一顆和太陽類似的恒星公轉(zhuǎn)。

      說白了,不過是一顆遙遠(yuǎn)的行星而已,發(fā)現(xiàn)它憑啥獲獎?

      顛覆了科學(xué)家對太陽系和行星形成理論的認(rèn)知

      “直接觀測系外行星并非易事。”在耶魯大學(xué)專門從事系外行星研究的王松虎告訴科技日報記者。由于系外行星離地球都非常遠(yuǎn),相比之下它離繞著公轉(zhuǎn)的恒星又比較近。探測這顆行星就好比,某天夜晚,你站在北京,去尋找一只位于南京的燈塔下的螢火蟲。不難想象,螢火蟲的光會被燈塔所淹沒。

      飛馬座51b是王松虎的重要研究目標(biāo)之一。此外,王松虎還是首批“飛馬座51b學(xué)者”(51 Pegasi b Fellow)之一,這是國際上系外行星研究領(lǐng)域知名的學(xué)者資助項(xiàng)目,就以飛馬座51b命名。

      王松虎介紹,飛馬座51b的發(fā)現(xiàn)主要依賴高精度視向速度技術(shù)的間接探測。在1995年的時候,人類已經(jīng)有能力探測到幾十光年外恒星產(chǎn)生的小至十幾米每秒的視向速度了。

      不過發(fā)現(xiàn)飛馬座51b能夠斬獲諾獎,靠的不僅僅是技術(shù)突破。更重要的一點(diǎn)是,它徹底顛覆了科學(xué)家對太陽系和行星形成理論的認(rèn)知。

      它,真的不是一顆普通的行星。

      火堆邊上的大雪球

      王松虎介紹,飛馬座51b是一顆氣態(tài)巨行星,和太陽系中的木星非常類似。

      木星大家都不陌生,它是太陽系里的大塊頭,質(zhì)量是地球的300多倍。木星繞太陽公轉(zhuǎn)一圈,需要約12年。木星和太陽的距離,是日地距離的5倍,也就是5個天文單位。

      而飛馬座51b呢?它的塊頭和木星差不多大,但這顆行星的公轉(zhuǎn)時間,只有短短幾天!它和主恒星的距離,只有木星距離太陽的百分之一!

      天文學(xué)家之前從沒想到,竟然會有像木星這么大的家伙,距離主恒星這么近。

      王松虎解釋說,一般認(rèn)為,大行星應(yīng)該距離主恒星比較遠(yuǎn)。因?yàn)殡x恒星比較遠(yuǎn)的地方,溫度較低,固體物質(zhì)較多,大行星容易形成。

      可以把行星的形成理解成滾雪球,離火堆越遠(yuǎn)的地方,越有可能滾出大雪球。然而,飛馬座51b的發(fā)現(xiàn),卻相當(dāng)于在離火堆非常近的地方,找到一顆大雪球。

      你說奇怪不奇怪?

      太陽系在行星系統(tǒng)中屬于“少數(shù)派”?

      這種行星是怎么出現(xiàn)在離主恒星很近的地方的,天文學(xué)界依然莫衷一是。

      一種觀點(diǎn)認(rèn)為,飛馬座51b可能是個“搬遷戶”。也就是說,它原本在距離主恒星很遠(yuǎn)的地方形成,后來搬到了主恒星身邊。

      怎么搬進(jìn)來的?有人認(rèn)為它在跟其他天體相互激烈作用時,一腳被踢進(jìn)來了。也有人認(rèn)為,它在和行星盤相互作用的過程中,慢慢搬進(jìn)來了。

      還有一種觀點(diǎn)認(rèn)為,飛馬座51b就是一顆“本地星”,人家就是在主恒星旁邊形成的。畢竟,上千年來,人們對行星系統(tǒng)的認(rèn)知主要基于太陽系,但萬一其他行星系統(tǒng)和太陽系不一樣呢?

      后一種觀點(diǎn)雖然小眾,但并非沒有依據(jù)。目前天文學(xué)家已經(jīng)找到4000多顆系外行星,他們越來越發(fā)現(xiàn),太陽系可能并非行星系統(tǒng)的“經(jīng)典模式”。

      比如,太陽系中不存在比水星公轉(zhuǎn)周期短的行星。但在銀河系中,很多系外行星系統(tǒng)卻存在這樣的行星。再比如,像木星這樣的行星,在系外行星系統(tǒng)中的出現(xiàn)概率不超過10%,也就是說太陽系在行星系統(tǒng)中屬于“少數(shù)派”。

      數(shù)據(jù)極其反常,沒錯過諾獎?wù)娴男枰職?/p>

      可以說,飛馬座51b的發(fā)現(xiàn),不僅僅是技術(shù)突破,更是人類對宇宙認(rèn)知、人類對自己認(rèn)知的突破——宇宙真的不是按照人類想象的方式設(shè)計的。

      言歸正傳,從技術(shù)條件來看,科學(xué)家本應(yīng)在更早些時候發(fā)現(xiàn)類似飛馬座51b的行星。之所以沒有發(fā)現(xiàn),一方面是因?yàn)橄耧w馬座51b這樣的系外行星并不常見,約100個恒星周圍,才有機(jī)會出現(xiàn)1個;但另一個很重要的因素是,它真的是個超乎想象的“怪咖”。

      實(shí)際上,1992年至1993年前后,美國系外行星研究前重要人物杰夫·馬西(Geoff Marcy)的觀測數(shù)據(jù)中,就已出現(xiàn)類似飛馬座51b這樣的行星信號。然而他并不認(rèn)為那是一顆行星,遺憾地與重大發(fā)現(xiàn)失之交臂。

      米歇爾·馬約爾和迪迪埃·奎洛茲最終憑借發(fā)現(xiàn)飛馬座51b奪得諾獎,很大程度上是因?yàn)椋弘m然他們觀測到的數(shù)據(jù)極其反常,超出人們常識,然而二人敢于打破固有思維,并通過科學(xué)觀測證實(shí),這就是一顆行星!

      你以為斬獲諾獎只需要科研實(shí)力嗎?不,勇氣也同樣珍貴。(記者 劉園園)

    編輯: 羅亞秀

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