宇宙学和系外行星学荣获 2019 年诺贝尔物理学奖

宇宙学领域的奠基人詹姆斯·皮布尔斯与米歇尔·麦耶和迪迪埃·奎洛兹分享了该奖项,后者发现了第一颗围绕类太阳恒星运行的系外行星

詹姆斯·皮布尔斯、米歇尔·麦耶和迪迪埃·奎洛兹。

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关于宇宙中最宏大尺度的发现,以及离我们更近的发现,共同分享了今年的诺贝尔物理学奖。普林斯顿大学的宇宙学家詹姆斯·皮布尔斯因帮助构建我们对宇宙如何形成和演化的认识而获得一半奖项。另一半奖项授予日内瓦大学的米歇尔·麦耶和剑桥大学和日内瓦大学的迪迪埃·奎洛兹,因为他们发现了 51 Pegasi b,这是第一颗围绕类太阳恒星运行的系外行星。

诺贝尔委员会成员、瑞典乌普萨拉大学物理学家乌尔夫·丹尼尔松在新闻发布会上说,获奖者们共同“描绘了一个比我们以往任何时候都想象的更加奇异和美妙的宇宙图景”。“我们对自身在宇宙中地位的看法将永远不会再一样了。”


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皮布尔斯帮助预测了宇宙微波背景辐射——宇宙中的第一道光,这使科学家能够追溯宇宙最早的时期。在他半个世纪的职业生涯中,他塑造了我们对大爆炸如何创造物质、星系如何形成以及构成宇宙缺失的大部分物质(暗物质和暗能量这些未知实体)的看法。“这难道不令人着迷吗,”皮布尔斯今天早上在诺贝尔奖宣布采访中说,“我们有非常明确的证据表明我们的宇宙确实是从一个高温、高密度的状态扩张而来的,但尽管该理论经过了非常彻底的检验,我们仍然必须承认暗物质和暗能量是神秘的?”

今年的另一半奖项表彰了系外行星科学的先驱性发现之一:1995 年对 51 Pegasi b 的揭示。麦耶和奎洛兹仔细测量了一颗恒星的速度,发现它在轨道行星的引力作用下以前后摆动的明显模式。

在此发现之前,唯一已证实的系外行星是围绕脉冲星运行的——脉冲星是超新星爆炸后的致密残余物。另一方面,世界 51 Pegasi b 围绕着一颗“主序星”运行,与我们的太阳属于同一类别,距离地球约 50 光年。它是原型“热木星”——一个巨大的气体巨行星,大小与太阳系最大的行星(在本例中约为我们自身木星质量的一半)相当,在一个异常短的轨道上,非常靠近其恒星。这颗行星的一年只有四天长。“很少有人预料到这种行星会存在,”丹尼尔松说。“我们曾认为其他太阳系会与我们自己的太阳系相似。我们错了!”这一发现引发了一场竞赛,现在已经积累了 4000 多颗已知的绕其他恒星运行的行星。

“我为今年获奖者的选择感到无比高兴,”天体物理学家和作家马里奥·利维奥说。“一方面,宇宙学的发现表明,我们在宏大的事物体系中是如此渺小。另一方面,地球是迄今为止我们所知的唯一存在生命的地方。在某种意义上,是否存在生命(尤其是复杂生命)可能是当今科学中最令人兴奋的问题。”

系外行星研究的先驱莎拉·西格说:“对于系外行星来说,这是一个伟大的日子。”“看到一个领域从默默无闻、边缘化和可笑到值得获得诺贝尔奖,是对全世界使系外行星成为现实的人们的巨大致敬。在系外行星领域,什么是被认为是完全疯狂的,什么是被认为是主流科学之间的界限不断变化。诺贝尔奖是对正确方向的巨大转变。”

克拉拉·莫斯科维茨《大众科学》的高级编辑,她负责报道天文学、太空、物理学和数学。她在《大众科学》工作了十年;之前她曾在 Space.com 工作。莫斯科维茨曾对火箭发射、航天飞机升空和着陆、亚轨道太空飞行训练、山顶天文台等进行过现场报道。她拥有卫斯理大学的天文学和物理学学士学位以及加州大学圣克鲁斯分校的科学传播研究生学位。

更多作者:克拉拉·莫斯科维茨
SA Space & Physics Vol 2 Issue 6本文最初以“宇宙学和系外行星学荣获 2019 年诺贝尔物理学奖”为标题发表于 SA Space & Physics 第 2 卷第 6 期(
doi:10.1038/scientificamericanspace1219-7
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