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      宇宙學(xué)又獲諾獎(jiǎng)

      2019-11-27 04:35:40李淼
      小康 2019年31期
      關(guān)鍵詞:藍(lán)移外行星恒星

      李淼

      進(jìn)入21世紀(jì),諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)似乎特別偏愛宇宙學(xué)和天體物理,純粹的宇宙學(xué)和天體物理領(lǐng)域獲頒了4次獎(jiǎng)。如果加上和天體物理有關(guān)的中微子物理,則一共6次獲得獎(jiǎng)項(xiàng)。

      今年的獎(jiǎng)分為兩部分,一部分頒給了現(xiàn)代宇宙學(xué)的創(chuàng)始人之一皮博斯,另一部分頒給了發(fā)現(xiàn)系外行星的師徒兩人馬約爾和奎洛茲。

      先說皮博斯。其實(shí),早于他,20世紀(jì)30年代大爆炸宇宙學(xué)已經(jīng)誕生了,提出大爆炸的人是比利時(shí)研究神學(xué)和天文學(xué)的勒梅特。勒梅特不僅第一個(gè)發(fā)現(xiàn)宇宙在膨脹,他還由此推測(cè),宇宙在很多年前應(yīng)該起源于一場(chǎng)大爆炸。他給這個(gè)大爆炸起了個(gè)十分有趣的名字:原始原子。不過,在那個(gè)時(shí)代,除了宇宙膨脹之外,宇宙大爆炸并沒有更多的實(shí)驗(yàn)證明。

      到了1965年,兩位雷達(dá)專家彭齊亞斯和威爾遜發(fā)現(xiàn)了大爆炸的遺跡,就是太空中到處都是的微波輻射。彭齊亞斯和威爾遜用來發(fā)現(xiàn)微波輻射的雷達(dá)叫狄基輻射計(jì)。而這個(gè)狄基呢,就是皮博斯的老師。就在一年前,也就是1964年,狄基和皮博斯寫了一篇論文,論文指出,宇宙中到處都是微波背景輻射,他們還預(yù)言了這些微波的波長。這樣,他們一起開創(chuàng)了現(xiàn)代宇宙學(xué)。

      如果發(fā)現(xiàn)一顆恒星的光譜出現(xiàn)了周期性的藍(lán)移和紅移交替的現(xiàn)象,就可以斷定這顆恒星擁有一顆行星。

      非常遺憾的是,皮博斯的老師狄基沒有等到獲獎(jiǎng)的那一天,而皮博斯則等了整整55年。在過去的55年間,現(xiàn)代宇宙學(xué)取得了輝煌的成績:我們知道宇宙大爆炸發(fā)生在大約137億年前,我們知道恒星是如何形成的、星系是如何形成的,我們也知道宇宙中各種元素是怎么來的。我們甚至還知道了宇宙中的普通物質(zhì)只占宇宙中能量的百分之五以下,其他的都是暗物質(zhì)和暗能量。我們甚至還探測(cè)到了引力波:發(fā)現(xiàn)兩個(gè)黑洞碰撞變成一個(gè)黑洞之后輻射出強(qiáng)大的引力波。

      接下來我們談?wù)劮窒砹硪话胫Z貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)金的師徒兩人。老師叫馬約爾,是瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)的教授;學(xué)生叫奎洛茲,是劍橋大學(xué)的教授。

      我們知道,太陽系內(nèi)有不少行星,有更多的小行星。那么,恒星有自己的行星嗎?用天文望遠(yuǎn)鏡來觀測(cè),這是很難的,因?yàn)?,最近的恒星距離我們也有4光年之遠(yuǎn),如果它們擁有行星,發(fā)出的光幾乎是無法觀測(cè)到的。

      但是,1995年,這對(duì)師徒想到一個(gè)辦法:如果一顆恒星的周圍真的存在一顆行星,恒星和行星就會(huì)構(gòu)成一個(gè)彼此繞轉(zhuǎn)的兩體系統(tǒng)。在萬有引力相互吸引之下,恒星和它附近的行星就會(huì)互相繞著轉(zhuǎn)。只是,由于恒星質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于行星質(zhì)量,恒星旋轉(zhuǎn)的幅度遠(yuǎn)比行星要小。

      由于在彼此旋轉(zhuǎn),當(dāng)行星離地球遠(yuǎn)去時(shí),恒星就會(huì)稍微靠近地球;恒星發(fā)出的光頻率就會(huì)大一些。而當(dāng)行星向地球飛來時(shí),恒星就會(huì)略微地遠(yuǎn)離地球;此時(shí),恒星發(fā)出的光頻率就會(huì)小一些。這樣一來,如果一顆恒星的周圍真的存在一顆行星,這顆恒星的光譜就會(huì)出現(xiàn)周期性的藍(lán)移和紅移交替的現(xiàn)象。換言之,如果發(fā)現(xiàn)一顆恒星的光譜出現(xiàn)了周期性的藍(lán)移和紅移交替的現(xiàn)象,就可以斷定這顆恒星擁有一顆行星。這種探測(cè)系外行星的方法就是徑向速度法。

      就這樣,在1995年,他們發(fā)現(xiàn)與太陽相距50光年名叫飛馬座51的恒星系中有一顆行星。這個(gè)發(fā)現(xiàn)當(dāng)然非常重要,它導(dǎo)致了后來更多的系外行星的發(fā)現(xiàn)。為什么系外行星的存在很重要呢?不少人看過《流浪地球》吧?總有一天,人類需要離開我們的太陽系,這樣,其他適合人類生存的系外行星就很重要了。

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