2019年諾貝爾物理學(xué)獎已經(jīng)公布，今年的獎項頒給了在宇宙學(xué)和系外行星領(lǐng)域深耕的三位天文學(xué)家：詹姆斯·皮布爾斯（James Peebles）、米歇爾·馬約爾（Michel G. E. Mayor）和迪迪?！た迤潱―idier Queloz）。宇宙學(xué)和系外行星都是當前天文學(xué)中最具熱點和前沿的研究領(lǐng)域，今天我們來說一說發(fā)現(xiàn)第一顆圍繞類太陽恒星運行的系外行星的兩位獲獎?wù)唏R約爾和奎洛茲，以及他們的研究。
1995 年 10 月，馬約爾和奎洛茲宣布在類太陽星周圍發(fā)現(xiàn)了一顆太陽系之外的行星，即系外行星。它位于我們所處的銀河系中飛馬座51b（51 Pegasi b）。這是一顆氣態(tài)行星，軌道周期為4.2天。因為質(zhì)量木星相當，被稱為類木行星。米歇爾和奎洛茲因為這一發(fā)現(xiàn)獲得2019年的諾貝爾物理學(xué)獎，與從事物理宇宙學(xué)理論研究的詹姆斯·皮布爾斯平分秋色。
為什么觀測到一顆星就可以得諾獎？
其實，早在1992年天文學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了第一顆系外行星，但為什么諾貝爾物理學(xué)獎仍然會發(fā)給馬約爾和奎洛茲呢？原因要從兩方面說起。
首先是1992年發(fā)現(xiàn)的主星是脈沖星，因其極其特殊的環(huán)境使得它周圍存在系外生命的可能性基本為零，所以未引起公眾的關(guān)注。而1995年馬約爾和奎洛茲發(fā)現(xiàn)的這顆是圍繞在類太陽星周圍，這滿足了人們期望在太陽系外尋找另一個“地球”的想象。
千百年來人們一直有個疑問：人類在宇宙中是不是孤獨存在的。這次發(fā)現(xiàn)為系外生命的搜尋邁出了堅定的一步，打開了人類進行系外生命探測的大門，是一個里程碑式的進展。因此，人們往往會把“人類發(fā)現(xiàn)的第一顆系外行星”這一殊榮落到飛馬座51b的頭上，但是準確地說，飛馬座51b是人類發(fā)現(xiàn)的第一顆圍繞類太陽恒星運行的系外行星。
視向速度方法示意圖
飛馬座51b發(fā)現(xiàn)的意義
之前人們對行星的傳統(tǒng)觀念和認識僅局限于太陽系內(nèi)八大行星，1995年馬約爾和奎洛茲的發(fā)現(xiàn)為人們打開了一個新的領(lǐng)域。此后的二十多年，天文學(xué)家共發(fā)現(xiàn)了 4000 多顆系外行星，它們有著各種各樣的軌道、周期等，差異之大令人難以置信，多種多樣系外行星的發(fā)現(xiàn)也挑戰(zhàn)了人們對于行星系統(tǒng)的傳統(tǒng)觀念。
我們最終的目標是發(fā)現(xiàn)一個或者多個可供人類居住的“地球”，為將來人類進行星際移民尋找目標，以及尋找宇宙中是否還有其他生命和地外文明存在。
宜居帶示意圖
中國在系外行星領(lǐng)域的研究進展
1995年第一顆在類太陽星周圍發(fā)現(xiàn)的系外行星開辟了人類探測系外行星的新紀元。歐美發(fā)達國家在這一領(lǐng)域投入大量經(jīng)費，也吸引了大批研究人員。在茫茫宇宙中探索太陽系外行星、進而探索系外生命和系外文明這一重要天文研究領(lǐng)域不能缺少中國人的身影。
中國科學(xué)院國家天文臺趙剛研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，在國內(nèi)率先利用國家天文臺2.16米望遠鏡開展系外行星進行搜尋，并于2008年在中國探測到第一顆太陽系外行星，開啟了中國天文工作者利用自己的觀測設(shè)備搜尋系外行星的探索和研究。利用2.16米高分辨率光纖光譜儀及激光頻率梳定標完成后，新的探測手段預(yù)期探測精度可以達到好于1m/s的水平，可以探測到超級地球乃至類地行星，從而躋身利用視向速度方法探測系外行星的世界先進水平。
作者簡介
劉玉娟，中國科學(xué)院國家天文臺星云計劃研究員，從事系外行星搜尋領(lǐng)域多年。于2008年發(fā)現(xiàn)第一顆利用中國自主設(shè)備探測的太陽系外行星，第一次開啟了中國天文工作者利用自己的觀測設(shè)備搜尋系外行星的探索和研究。
