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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知
2019-10-10 07:34:49 來源: 科技日報
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  今年的諾貝爾物理學獎揭曉,又雙叒叕一次花落天文領域。

  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現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。

  說白了,不過是一顆遙遠的行星而已,發現它憑啥獲獎?

  顛覆了科學家對太陽系和行星形成理論的認知

  “直接觀測系外行星并非易事。”在耶魯大學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,相比之下它離繞著公轉的恒星又比較近。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之一。此外,王松虎還是首批“飛馬座51b學者”(51 Pegasi b Fellow)之一,這是國際上系外行星研究領域知名的學者資助項目,就以飛馬座51b命名。

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

  不過發現飛馬座51b能夠斬獲諾獎,靠的不僅僅是技術突破。更重要的一點是,它徹底顛覆了科學家對太陽系和行星形成理論的認知。

  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,質量是地球的300多倍。木星繞太陽公轉一圈,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,一般認為,大行星應該距離主恒星比較遠。因為離恒星比較遠的地方,溫度較低,固體物質較多,大行星容易形成。

  可以把行星的形成理解成滾雪球,離火堆越遠的地方,越有可能滾出大雪球。然而,飛馬座51b的發現,卻相當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?

  太陽系在行星系統中屬于“少數派”?

  這種行星是怎么出現在離主恒星很近的地方的,天文學界依然莫衷一是。

  一種觀點認為,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的地方形成,后來搬到了主恒星身邊。

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

  還有一種觀點認為,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,人們對行星系統的認知主要基于太陽系,但萬一其他行星系統和太陽系不一樣呢?

  后一種觀點雖然小眾,但并非沒有依據。目前天文學家已經找到4000多顆系外行星,他們越來越發現,太陽系可能并非行星系統的“經典模式”。

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

  數據極其反常,沒錯過諾獎真的需要勇氣

  可以說,飛馬座51b的發現,不僅僅是技術突破,更是人類對宇宙認知、人類對自己認知的突破——宇宙真的不是按照人類想象的方式設計的。

  言歸正傳,從技術條件來看,科學家本應在更早些時候發現類似飛馬座51b的行星。之所以沒有發現,一方面是因為像飛馬座51b這樣的系外行星并不常見,約100個恒星周圍,才有機會出現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)的觀測數據中,就已出現類似飛馬座51b這樣的行星信號。然而他并不認為那是一顆行星,遺憾地與重大發現失之交臂。

  米歇爾·馬約爾和迪迪埃·奎洛茲最終憑借發現飛馬座51b奪得諾獎,很大程度上是因為:雖然他們觀測到的數據極其反常,超出人們常識,然而二人敢于打破固有思維,并通過科學觀測證實,這就是一顆行星!

  你以為斬獲諾獎只需要科研實力嗎?不,勇氣也同樣珍貴。(記者 劉園園)

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【糾錯】 責任編輯: 周楚卿
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