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那颗带来诺奖的“怪”行星 刷新了我们对太阳系形成的认知

来源:科技日报2019-10-10 09:18

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  今年的诺贝尔物理学奖揭晓,又双叒叕一次花落天文领域。

  其中,米歇尔·马约尔和迪迪埃·奎洛兹凭借1995年首次在太阳系外发现一颗围绕主序星的行星分享一半奖金。

  这颗行星的名字叫飞马座51b(51 Pegasi b),它在银河系中绕一颗和太阳类似的恒星公转。

  说白了,不过是一颗遥远的行星而已,发现它凭啥获奖?

  颠覆了科学家对太阳系和行星形成理论的认知

  “直接观测系外行星并非易事。”在耶鲁大学专门从事系外行星研究的王松虎告诉科技日报记者。由于系外行星离地球都非常远,相比之下它离绕着公转的恒星又比较近。探测这颗行星就好比,某天夜晚,你站在北京,去寻找一只位于南京的灯塔下的萤火虫。不难想象,萤火虫的光会被灯塔所淹没。

  飞马座51b是王松虎的重要研究目标之一。此外,王松虎还是首批“飞马座51b学者”(51 Pegasi b Fellow)之一,这是国际上系外行星研究领域知名的学者资助项目,就以飞马座51b命名。

  王松虎介绍,飞马座51b的发现主要依赖高精度视向速度技术的间接探测。在1995年的时候,人类已经有能力探测到几十光年外恒星产生的小至十几米每秒的视向速度了。

  不过发现飞马座51b能够斩获诺奖,靠的不仅仅是技术突破。更重要的一点是,它彻底颠覆了科学家对太阳系和行星形成理论的认知。

  它,真的不是一颗普通的行星。

  火堆边上的大雪球

  王松虎介绍,飞马座51b是一颗气态巨行星,和太阳系中的木星非常类似。

  木星大家都不陌生,它是太阳系里的大块头,质量是地球的300多倍。木星绕太阳公转一圈,需要约12年。木星和太阳的距离,是日地距离的5倍,也就是5个天文单位。

  而飞马座51b呢?它的块头和木星差不多大,但这颗行星的公转时间,只有短短几天!它和主恒星的距离,只有木星距离太阳的百分之一!

  天文学家之前从没想到,竟然会有像木星这么大的家伙,距离主恒星这么近。

  王松虎解释说,一般认为,大行星应该距离主恒星比较远。因为离恒星比较远的地方,温度较低,固体物质较多,大行星容易形成。

  可以把行星的形成理解成滚雪球,离火堆越远的地方,越有可能滚出大雪球。然而,飞马座51b的发现,却相当于在离火堆非常近的地方,找到一颗大雪球。

  你说奇怪不奇怪?

  太阳系在行星系统中属于“少数派”?

  这种行星是怎么出现在离主恒星很近的地方的,天文学界依然莫衷一是。

  一种观点认为,飞马座51b可能是个“搬迁户”。也就是说,它原本在距离主恒星很远的地方形成,后来搬到了主恒星身边。

  怎么搬进来的?有人认为它在跟其他天体相互激烈作用时,一脚被踢进来了。也有人认为,它在和行星盘相互作用的过程中,慢慢搬进来了。

  还有一种观点认为,飞马座51b就是一颗“本地星”,人家就是在主恒星旁边形成的。毕竟,上千年来,人们对行星系统的认知主要基于太阳系,但万一其他行星系统和太阳系不一样呢?

  后一种观点虽然小众,但并非没有依据。目前天文学家已经找到4000多颗系外行星,他们越来越发现,太阳系可能并非行星系统的“经典模式”。

  比如,太阳系中不存在比水星公转周期短的行星。但在银河系中,很多系外行星系统却存在这样的行星。再比如,像木星这样的行星,在系外行星系统中的出现概率不超过10%,也就是说太阳系在行星系统中属于“少数派”。

  数据极其反常,没错过诺奖真的需要勇气

  可以说,飞马座51b的发现,不仅仅是技术突破,更是人类对宇宙认知、人类对自己认知的突破——宇宙真的不是按照人类想象的方式设计的。

  言归正传,从技术条件来看,科学家本应在更早些时候发现类似飞马座51b的行星。之所以没有发现,一方面是因为像飞马座51b这样的系外行星并不常见,约100个恒星周围,才有机会出现1个;但另一个很重要的因素是,它真的是个超乎想象的“怪咖”。

  实际上,1992年至1993年前后,美国系外行星研究前重要人物杰夫·马西(Geoff Marcy)的观测数据中,就已出现类似飞马座51b这样的行星信号。然而他并不认为那是一颗行星,遗憾地与重大发现失之交臂。

  米歇尔·马约尔和迪迪埃·奎洛兹最终凭借发现飞马座51b夺得诺奖,很大程度上是因为:虽然他们观测到的数据极其反常,超出人们常识,然而二人敢于打破固有思维,并通过科学观测证实,这就是一颗行星!

  你以为斩获诺奖只需要科研实力吗?不,勇气也同样珍贵。(记者 刘园园)

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