“地球不孤独”:探寻《阿凡达》世界,诺贝尔物理学奖再望星空

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是什么激励人类不断探索遥远的宇宙,即使他们永远不会踏上它?它一定是对夜空、星星和其他世界的美丽着迷。

25年前,两位瑞士天文学家首次在飞马座星图上发现了一颗太阳系外行星——这一发现与哥伦布发现新大陆一样深刻,被誉为天文学研究领域的里程碑。

截至今年10月1日,已确认的系外行星有4118颗,分布在3063个星系中,其中669个星系有两个以上的行星。

当地时间10月8日11: 45,瑞典皇家科学院宣布将2019年诺贝尔物理学奖授予普林斯顿大学加拿大裔美国物理学家詹姆斯·皮布尔斯教授。日内瓦大学瑞士天体物理学家米歇尔·马约尔教授和他的学生、日内瓦大学和剑桥大学瑞士天文学家迪迪尔·奎罗兹(didier queloz)称赞了他在宇宙认知领域的颠覆性贡献,“因为他为我们理解宇宙的演化和地球在宇宙中的位置做出了贡献”。

日内瓦大学发了一封贺信

诺贝尔委员会成员丹尼尔松说,皮布尔斯回答了宇宙起源的问题,麦尔和奎罗兹回答了人类是否孤独的问题。

三人将分享900万瑞典克朗(约合650万元人民币)的奖金。其中,詹姆斯·皮布尔斯(James peebles)因“天体物理学的理论发现”获得了一半的奖项,而迪迪埃·奎罗兹(Didier Queloz)和米歇尔·梅尔(Michele Maier)则因“围绕类日恒星的系外行星的发现”获得了另一半的奖项。

得知这个奖项后,奎洛兹说:“在过去的25年里,我被告知我的发现肯定会获得诺贝尔奖,但我认为这并不重要。但当今天真的到来时,我仍然感到非常惊讶。”

皮布尔斯1935年出生于加拿大,目前是普林斯顿大学的名誉教授。1962年,皮布尔斯获得普林斯顿大学物理学博士学位。从那以后,他一直在学校教书,并于2000年被调到荣誉退休职位。

皮布尔斯是自20世纪70年代以来最有影响力的理论宇宙学家之一。他对大爆炸模型做出了许多理论贡献,在初级核合成、暗物质、宇宙微波辐射背景等领域取得了重要的研究成果。瑞典皇家科学院评论说,“詹姆斯·皮布尔斯(James peebles)的理论框架,经过20多年的发展,是我们现代理解宇宙大爆炸后演变的基础”。

米歇尔·迈尔(Michel Maier)1942年1月12日出生于瑞士。他于1971年获得日内瓦大学的博士学位,是日内瓦大学天文系的教授。

迪迪埃·奎罗兹1966年出生于瑞士。他于1995年在瑞士日内瓦大学获得博士学位。他目前是瑞士日内瓦大学和英国剑桥大学的教授。

2017年,“引力波”的研究获得诺贝尔物理学奖,科学界普遍推测今年不会再授予天文学。然而,仅仅两年后,诺贝尔奖又回到了神秘的空间。今年的诺贝尔奖颁给了宇宙学和太阳系外行星。

然而,宇宙物理学和太阳系外行星理论是学术界两个完全不同的领域。因此,今年的诺贝尔奖将两个奖项结合起来,这有点牵强。

科普作家张玄中告诉第一财经记者:“宇宙学研究一个大规模的宇宙。系外行星只围绕太阳系,而不是在一个层面上。因此,今年的奖项将这两个领域联系起来,这是牵强的。”

日内瓦大学的量子物理学家尼古拉斯·吉辛教授早就预言了他的同事们会获奖。他告诉第一财经记者:“米歇尔·梅尔和他的学生们已经发现了第一颗太阳系外行星,这足以让他们赢得诺贝尔奖。米歇尔·迈尔在日内瓦天文台的团队赢得了世界领先地位。”

在发现第一颗太阳系外行星后,迈耶和奎罗兹在日内瓦大学领导建立了太阳系外行星全球研究中心。

吉布森仍然记得那年发现的第一颗太阳系外行星。"不仅日内瓦大学,全世界都对这一发现惊叹不已。"吉布森告诉第一财经新闻。

两位教授获奖的消息公布后不久,吉布森还收到了大学相关部门的电子邮件,祝贺两位教授获奖。这封邮件还回顾了两位教授25年前的工作以及他们目前使用的观察工具。

天文学中最伟大的探索

天外行星学被认为是天文学领域最大的探索领域和发展最快的学科。早在1995年10月,奎罗兹还在日内瓦大学写一篇关于天体物理学的论文时,他就和当时的梅尔教授一起宣布,这可能是哥白尼革命性理论以来最重要的发现——飞马座51b行星,它是第一颗被发现的围绕类太阳恒星运行的外行星。

从那时起,人们已经意识到不仅有星星,还有无数的行星密集地聚集在天空中。

据报道,飞马座51b是当时发现的最小且最近的系外行星。人们已经在离太阳4.3光年的“南门2”三位一体系统中寻找了很多年。电影《阿凡达》的编剧也将潘多拉这个梦幻森林世界放在了这个星系里。

“这不是阿凡达星球,但它确实围绕最近的恒星命名为n2(半人马座阿尔法星)。这颗炽热的行星是遥远世界的一颗冉冉升起的恒星,它的探索已经成为天体物理学的一大挑战。”奎罗兹说。

"这不仅是一次飞跃,也是系外行星遭遇的一场真正的海啸."奎罗兹在2012年的一次采访中说,“因为我们意识到这个课题超出了天体物理学的范围。地质学家、大气物理学家和生物学家会对此感兴趣。我们是这一不断扩展的重要新研究课题的载体。”

"第一颗太阳系外行星的发现开辟了一个全新的科学研究领域。"吉森告诉第一财经记者,“在天体物理学领域,你总能看到瑞士人是先驱者。”

瑞士人用高精度径向速度行星搜索器(harps)为科学界配备了摄谱仪的劳斯莱斯。该仪器自2003年安装在智利拉西拉天文台的欧洲望远镜上,能够探测到比人类来回行走速度慢的恒星运动。另一种类似的仪器被用于加那利群岛探索北半球的恒星。

寻找外星生命

在日内瓦大学的贺信中,介绍了麦尔和奎罗兹使用的观测工具,即在日内瓦设计和建造的系外行星定性卫星(cheops)和新一代摄谱仪浓缩系外行星搜索设备。该设备安装在欧洲南方天文台(eso)甚大望远镜(vlt)上,从而为寻找系外行星开辟了一个全新的视野。

但是行星探索不可能一夜之间完成。只有通过长期观察,我们才能发现它使母星运行的规律性差异。之后,更有意义的工作将是探索其他星球上是否有生命。

这项工作是在瑞士国家竞争力研究中心(nccr)的帮助下完成的,该中心将人才送到日内瓦大学的系外行星全球研究中心,共同探索未知的宇宙世界。

竖琴的发明者、日内瓦大学天文学教授弗朗切斯科·佩佩谈到探索外星生命时说,“正在努力获取证据”。

佩佩说:“宇宙中有无数的星系,每个星系都有无数的恒星。我们知道几乎每颗恒星都有自己的行星。我很难相信没有一个世界和地球相似。即使他们不完全一样,我也找不到任何理由说明为什么生活不能在其他条件下发展。大自然比我们更富有想象力。”

佩佩的猜测越来越接近现实。最近,天文学家在寻找太阳系以外的生命方面向前迈出了重要的一步。

根据发表在《自然天文学》杂志上的一份研究报告,科学家们首次发现在太阳系外可居住区的一颗遥远行星的大气层中存在水蒸气。

这颗行星是一颗距地球110光年的外行星k2-18b。一个国际研究小组表示,这是利用哈勃太空望远镜成功取得的重大发现。伦敦大学学院研究的合著者安杰洛·齐阿拉斯说:“在地球之外可能适合居住的世界里找到水是不可思议的。这让我们怀疑地球是否是独一无二的。”

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