2019年10月8日,瑞典皇家科學(xué)院宣布,米歇爾·馬約爾和迪迪埃·奎洛茲因首次發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)系外行星獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),并稱(chēng)其研究為“我們理解宇宙演化和地球在宇宙中的位置作出了貢獻(xiàn)”。
在2019年10月29日“第二屆世界頂尖科學(xué)家論壇”主旨演講環(huán)節(jié),米歇爾·馬約爾做了探索太陽(yáng)系外行星的相關(guān)分享。36氪也依據(jù)演講內(nèi)容進(jìn)行了整理,以下為演講的相關(guān)內(nèi)容。

借此機(jī)會(huì),跟大家介紹一下一個(gè)非常古老的話題以及我的看法。我非常榮幸能夠去探索一個(gè)非常古老的問(wèn)題,2000多年前希臘哲學(xué)家他們就在探討這個(gè)問(wèn)題,我們叫做宇宙中多個(gè)世界。
希臘伊壁鳩魯就說(shuō)到,有可能在其他星球上也有生物的存在。現(xiàn)在我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了第一句話的驗(yàn)證,第二句還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證,在過(guò)去2000年當(dāng)中有非常多的哲人他們都在探討,都在思考這個(gè)問(wèn)題。
最下面可以看到關(guān)于星球形成的一些思想提出者,當(dāng)時(shí)都是一些非常新的理念。大家知道太陽(yáng)系其實(shí)是屬于銀河系的一部分,銀河系當(dāng)中有超過(guò)20億個(gè)星體,太陽(yáng)系只是這么大一個(gè)體系當(dāng)中很小的一部分。我們馬上要問(wèn)一個(gè)問(wèn)題,在太陽(yáng)系以外有沒(méi)有行星體系?我們只呈現(xiàn)了銀河系很小一部分,我們?cè)谙,通過(guò)現(xiàn)代的方法能不能夠去驗(yàn)證其他恒星周?chē)\(yùn)行的行星?
當(dāng)然,行星它們的光芒跟恒星相比是非常微小的。在1943年的時(shí)候,大部分天文學(xué)家他們都不認(rèn)為我們有其他的行星系,大家覺(jué)得太陽(yáng)系是非常獨(dú)特的,但是在1943年的時(shí)候出現(xiàn)一個(gè)思想的改變,我們發(fā)現(xiàn)在銀河系當(dāng)中,可能有成千萬(wàn)的行星系,那個(gè)時(shí)候我們發(fā)現(xiàn)有非常多星系的拓展,當(dāng)然也有很多的爭(zhēng)議。
我們看一下行星是怎么樣形成的,我們知道在銀河系當(dāng)中有非常多的氣體,有一些叫做巨型分子云,這些云當(dāng)中有一些是太陽(yáng)質(zhì)量的10萬(wàn)倍,有的時(shí)候這些分子云一起可以形成新的行星。根據(jù)這樣一個(gè)現(xiàn)象,我們就形成了星系。這其實(shí)在物理上是非常困難的一個(gè)問(wèn)題,在這么復(fù)雜的情況下如何形成行星?大概24、25年之前,我們通過(guò)望遠(yuǎn)鏡可以看到一些塵土和氣體的物質(zhì)形成的物質(zhì),F(xiàn)在給大家展示是獵戶(hù)星云的圓形星盤(pán),這當(dāng)然只占到了太陽(yáng)系一部分。大家看到這些非常年輕的恒星周?chē)加行行窃谶\(yùn)行。
我們想在銀河系當(dāng)中,太陽(yáng)系以外應(yīng)該有非常多的行星系,我們?cè)趺礃犹綔y(cè)它們呢?當(dāng)時(shí)非常困難,當(dāng)時(shí)沒(méi)有工具可以讓我們直接看到這些行星,因此我們需要開(kāi)發(fā)一些間接的方式讓我們檢測(cè)行星的存在。
我們要檢測(cè)行星,怎么樣來(lái)實(shí)現(xiàn)呢?有一個(gè)恒星旁邊有行星在運(yùn)轉(zhuǎn),我們其實(shí)可以看到多普勒平移的效益,如果我們有非常敏感的儀器,我們可以看到恒星釋放的頻率改變,當(dāng)然我們不是直接用眼睛看,但是我們可以去探測(cè)頻率的移動(dòng)。
在恒星當(dāng)中如果我們?nèi)タ,它的光分布是非常?fù)雜,有的時(shí)候看到某一些波段被一個(gè)物體遮擋的時(shí)候,那我們就可以通過(guò)觀察頻率的改變?nèi)グl(fā)現(xiàn)一些跡象。當(dāng)然非常困難,有的時(shí)候恒星的移動(dòng)非常小,有的時(shí)候只占到這么窄頻段當(dāng)中的千分之一的運(yùn)動(dòng)量,所以非常困難。
大概30年前我們啟動(dòng)了一個(gè)項(xiàng)目,在法國(guó)南部一個(gè)比較老的天文臺(tái),大家可以看到70年,80年歷史的一些望遠(yuǎn)鏡,當(dāng)然這不是問(wèn)題。我們當(dāng)時(shí)有了一個(gè)新的光譜議,它的敏感性可以測(cè)量到恒星速度的微小改變,我們就開(kāi)始去看恒星的速度,我們觀測(cè)大概10年期的時(shí)間。比如說(shuō)像木星這樣的星體,它沒(méi)有辦法離恒星很近,在1995年的時(shí)候跟DDA一起,我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)物體,它每一次改變速度的周期只有4.2天,這其實(shí)是很奇怪的。這可能跟我們理論上值相差非常大,我們不知道這個(gè)時(shí)候有沒(méi)有行星,在出版我們文獻(xiàn)之前我們一定要確保說(shuō),我們觀測(cè)到D 信號(hào)是可以驗(yàn)證的,最終在1995年我們發(fā)布了論文。
這是一個(gè)跟木星質(zhì)量差不多的行星,但是它有非常多的差異,這就開(kāi)始了物理學(xué)當(dāng)中D 一個(gè)新發(fā)展。在遙遠(yuǎn)距離如何形成一個(gè)恒星?大質(zhì)量行星怎么樣在恒星周?chē)芙牡胤叫纬?做了研究以后,我們給大家看一下這是智力的一個(gè)照片,大概有60個(gè)盤(pán)狀的儀器,這些干涉儀可以用于觀測(cè)行星的形成,同時(shí)也能夠進(jìn)一步了解星系、宇宙、恒星等等。這是非常棒的儀器,幾年之前,所有的這些儀器觀測(cè)到一個(gè)小的性云,看到它內(nèi)部發(fā)生一些什么。
我們來(lái)看大型星系,我們可以通過(guò)儀器看到非常精確內(nèi)部如何形成一個(gè)行星。之后我們就有能力可以去分析行星系的形成機(jī)制,大家看到一圈一圈的物質(zhì),這些可以用來(lái)形成年輕的行星,現(xiàn)在我們有非常多類(lèi)似的觀測(cè)。
我們從北半球搬到了南半球,我們會(huì)在這樣的沙漠里工作。大家看到這有四個(gè)8.2米直徑的望遠(yuǎn)鏡,我們開(kāi)發(fā)一些新的儀器來(lái)探索新的行星系,而且我們有新的光譜議,它們的敏感性非常高。其實(shí)這個(gè)過(guò)程是很困難的,因?yàn)槲覀儽仨氁_保光譜議是很穩(wěn)定的,不是一天穩(wěn)定,而是要幾年都很穩(wěn)定,這在技術(shù)上是非常難實(shí)現(xiàn)的
現(xiàn)在我們已經(jīng)檢測(cè)到了4000個(gè)行星系,我只給大家看一個(gè)。下面圖表當(dāng)中,大家可以看到一些紅點(diǎn),每一天晚上我們觀測(cè)到速度之后,我們把它記錄下來(lái),過(guò)幾年之后我們累計(jì)出了一些紅色點(diǎn)形成的云狀圖,大家看到一些變化的波紋,我們?cè)谙胧遣皇沁@個(gè)地方存在一個(gè)行星?我們可以讓電腦幫我們運(yùn)算,這樣一來(lái)我們會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí)圍繞恒星的有七個(gè)行星,而不是一個(gè)行星,F(xiàn)在我們可以通過(guò)這樣奇怪的結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)一些新的行星,有的運(yùn)行周期只有一天,有的質(zhì)量是地球質(zhì)量一倍或者地球質(zhì)量10倍,這對(duì)于我們來(lái)看世是非常大的驚喜,因?yàn)樗?yáng)系是非常不一樣的,讓我們發(fā)現(xiàn)了宇宙的多元化。
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