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dnf范弗拉丁的自白书怎么得 解读2019年诺贝尔物理学奖之系外行星发现——人类是孤独的吗? 求好看的网游小说

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发表于 2019-10-11 02:35 | 显示全部楼层 |阅读模式
这是写在帖子头部的内容2019年的诺贝尔物理学奖,授与了物理宇宙学的理论发现,以及首个围绕类太阳恒星的太阳系外行星的发现。发现系外行星为什么这么困难?这一发现有什么垂危意义?本文部分化读。
解读2019年诺贝尔物理学奖之系外行星发现——人类是孤独的吗?  股票
图 1 2019年诺贝尔物理学奖获奖者。图片根源新华社(重新编制)。

01、系外行星发现的困难
金星和火星是离地球近来的行星,靠反射太阳光才在夜空中明亮闪灼,但和太阳相比,它们实在是暗淡的小不点儿。图2展现了太阳系行星和太阳的实在比例,木星半径最大,也只要太阳的很是之一。太阳系全数的行星质量加起来,只比千分之一的太阳质量多一些。行星又小又暗,和明亮庞大的恒星一路放在辽远的宇宙深处,是很难间接探测到的。而且在系外行星发现之前,科学家总是以太阳系的履历设想系外行星,后来证实是毛病的,这也致使研讨偏向出现弊端,推延了系外行星的发现。
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图 2 太阳系行星和太阳的实在比例。图片根源维基百科(重新编制)。

02 、 历史性的冲破
历史性的冲破在1995年,Michel Mayor和他的门生Didier Queloz发现了第一颗围绕类太阳恒星的行星,就是这一历史性发现为二人赢得了今年的诺贝尔奖。这颗系外行星叫做飞马座51b(51 Pegasi b),飞马座51是宿主恒星的称号,后背加小写字母表示行星,一样平常依照发现顺序用b、c、d……区分同一恒星四周的不同业星。飞马座51b很是奇异,质量和木星相当,但与恒星的间隔只要木星与太阳世隔的百分之一,以致于4.2天就能绕恒星公转一圈,情况温度高达1000多度,是以被称为热木星(图3)。这颗行星被发现的时候,由于过分怪异,两名发现者也犹豫未定,终极在《自然》杂志编辑的激励和支持下大胆作出结论。热木星飞马座51b的发现倾覆了人类对系外行星的熟悉,开启了系外行星研讨的新时代。
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图 3 热木星飞马座51b艺术设想图

03 、视向速度方式
Mayor和Queloz并没有间接看到飞马座51b辐射大要反射的光,它离我们很辽远,约50光年。光年是光一年传布的间隔,比力下地球上一束光到达月球才要约1秒,不可思议这颗行星间隔地球多遥不成及。那末这么远的行星是怎样被发现的呢?学太高中物理我们都晓得,力是相互的。比如地球绕着太阳转,地球和太阳之间的离心力恰好使地球一年公转一圈,完成一个近圆的轨道;一样,这个力也对太阳起感化,只不外太阳质量很大,一样的感化力酿成的影响比力小。假如一颗恒星四周存在行星,那末这个恒星就不是一动不动的,会时而阔别时而靠近我们,发生多普勒效应(如图4所示):阔别我们时光波被拉伸,波长变长频次变低,发生红移;靠近我们时光波被紧缩,波长变短频次变高,发生蓝移。发现飞马座51b就是用这类间接的探测方式,从宿主恒星活动速度的周期性变化间接揣度出这类变化是由于行星的引力扰动致使的,变化周期就是行星的公转周期。这个方式由于丈量的是视野偏向恒星的活动速度,是以被称为视向速度法。Mayor和Queloz就是利用高精度光谱仪探测到恒星飞马座51光谱的纪律性变化,从而揣度它的四周存在一颗系外行星的。
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图 4 左:多普勒效应表示图。右:视向速度法探测系外行星的道理。

04、其他方式
其他探测系外行星的方式另有凌星法、微引力透镜法、脉冲星计时法等。其中服从最高、现在获得成果最多的是凌星法。凌星是指视野偏向上行星遮住了一部分恒星。由于恒星发光行星暗淡,行星盖住一部分恒星时,星光会比平常暗一些。经过恒星亮度的变暗水平可以间接揣度行星的相对巨细。如图5所示。行星越大,能遮住的恒星面积越大。比如地球半径是太阳半径的百分之一,那末地球能遮住太阳万分之一的面积,
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外星人在地球凌日吮就会发现太阳光比平常下降了万分之一。木星半径是太阳半径的很是之一,木星凌日时光度变化是百分之一。空中的千里镜只能看到类木行星凌星,地球巨细的系外行星凌星要靠空间千里镜。美国国家航空航天局的开普勒太空千里镜是凌星法探测系外新星的里程碑,2009年发射后不停监视着天鹅座四周一片天区。直到2018年退役时,开普勒太空千里镜共发现了近3000颗系外行星和此外3000多个发生凌星现象的疑似行星,垂危的发现包含第一个有多个系外行星的系统(Kepler-9系统),第一个最像地球的岩质行星(Kepler-10b),第一个情况温度答应液态水存在的宜居带行星(Kepler-22b),等等。这些系外行星改变了人类对全国的熟悉,使人类意想到行星是普遍存在的,而且绰约多姿多种多样。
05、下一个征程——另一个宜居行星的发现
宜居带行星探测和研讨是近年系外行星科学家最感爱好的范围之一,特别是类太阳恒星四周的宜居带行星。适恼人类保存的行星需要有陆地和液态水,这要求行星表面处于合适的温度。在恒星的辐射下,行星表面温度重要取决于行星与恒星的间隔。行星系统中与恒星间隔适宜、温度能使水以液态形式存在的地域称为好居带。按照Kopparapu等人2013年的界说,太阳系的宜居带大要从地球轨道内侧到火星轨道外侧。如图6所示,绿色地域为好居带,宜居带内侧靠近恒星的地域太热,外侧阔别恒星的地域太冷,只要宜居带对类地生命才更合适。宜居带的行星不愿定真的宜居,宜居行星还要有磁场等机制保护行星上的生命免遭高能粒子的辐射,以及保护液态水的行星大气情况等等。探测太阳系四周的宜居行星对研讨生命初步等有垂危意义,已经成为系外行星探测的主旋律。
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图 6 太阳系宜居带(绿色地域)表示图。图片根源Newton科学全国。

06、我国学者的发现
我国的系外行星研讨固然起步晚,可是近些年成长灵敏,研讨队伍也不停强大,国内很多高校和天文机构都起头涉足系外行星的研讨,包含国家天文台、南京大学、紫金山天文台、云南天文台、北京大学、清华大学、中山大学、山东大学、南京天文光学技术研讨所和极地研讨中心等。其中国家天文台利用北京2.16米千里镜发现了围绕一颗红巨星的系外行星HD173416b和多颗褐矮星。南京大学系外行星团队经过分析南极 2016 年的观察数据,发现了 100 多个系外行星候选体;对Kepler太空千里镜的数据进法子力学分析,确认了几十颗系外行星。南京大学还在西藏阿里建造了“南京大学时域天文台”,重要用于系外行星搜寻,行将投入利用。
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图 7 左:南京大学参加的南极天文千里镜项目并获得凌星光变曲线;右:南京大学时域天文台一台千里镜正在工作。
07、未来的征程
人类经常猎奇,我们在宇宙究竟能否是孤独的,有没有像地球一样的星球让我们能保存繁衍,这些题目标答案我们现在还不知晓。固然现在用各类方式一共探测到4000多颗系外行星,但绝大大都系外行星都不是间接看到的,像上面提到的视向速度法和凌星法都是间接探测。行星本身辐射光和反射光都很弱,能间接看到的几颗行星都是年轻的极热的行星,木星和地球这样的行星即使用现在最尖锐的空间千里镜都力所不及。不外随着科技的成长和更多的支持,未来人类必定会看得更远更传神,一步步靠近答案。
(撰稿:南京大学 杨明 谢基伟 周济林 )
作者简介
周济林,南京大学教授,重要处置天体力学、太阳系外行星的研讨。
谢基伟,南京大学副教授,重要处置系外行星动力学和演变的研讨。
杨明,南京大学特任副研讨员,重要处置系外行星探测和星震学研讨。


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