2019年诺贝尔物理奖获得者其实并不是首次发现系外行星的科学家

2019年诺贝尔物理奖获得者其实并不是首次发现系外行星的科学家

系外行星

两名瑞士天文学家米歇尔·麦耶(Michel Mayor)和迪迪埃·奎洛兹(Didier Queloz),因为在1995年发现一颗系外行星而荣获今年的诺贝尔物理学奖。

值得注意的是,这两位科学家获奖的原因是他们首次发现围绕主序星的系外行星。实际上,在1992年就有另外两位天文学家首次发现了系外行星,并且是两颗,只是因为这两颗系外行星环绕的恒星并非是主序星,而是一颗脉冲中子星。

2019年诺贝尔物理奖获得者其实并不是首次发现系外行星的科学家

插图艺术家描绘的围绕脉冲星的系外行星

中子星是宇宙中除黑洞以外密度最高的天体,它们是由大质量恒星的核心坍塌而产生的。质量越大的恒星内核的压力与温度越高,燃烧的速度越快,主序阶段时间就越短。一些超大质量恒星会在几百万到千万年的时间内演化到超新星阶段。超新星爆发后,原来的恒星残留的核心将坍缩成中子星或黑洞。脉冲星作为上个世纪六十年代的“四大天文发现”之一,促进了现代天文学尤其是恒星演化乃至宇宙演化理论的进一步发展,包括首次发现系外行星也跟脉冲星有关。

一些中子星被称为脉冲星,是由于恒星在坍缩的时候保持了角动量守恒,坍缩成半径很小的中子星后自转速度会非常快。而且中子星具有强大的磁场,使得带电粒子发出同步辐射,形成与中子星一起转动的射电波束,当这种射电波束恰好扫过地球时,我们便会观察到有规律的脉冲信号。

当脉冲信号不以正确的间隔出现时,天文学家便能推测出可能会发生了什么事情。比如当一颗脉冲星周围有行星绕转时,行星与中子星之间的引力相互作用使得中子星产生径向的摆动,而这种摆动会使脉冲信号产生红移与蓝移。正是通过这种现象,为首次发现系外行星提供了观测依据。

上世纪90年代初,波兰裔天文学家亚历山大·沃尔兹森(Aleksander Wolszczan)和加拿大天文学家黛尔·弗拉尔(Dale Frail)利用波多黎各的阿雷西博天文台观测并发现了脉冲星PSR B1257+12,他们发现这颗中子星每隔0.006219秒会发出一次脉冲,但是这个脉冲间隔会定期出现偏离。经过对这颗脉冲星周期变化的深入研究,在1992年,沃尔兹森与同事判断出它存在径向摆动并推断出该脉冲星有两颗行星,轨道半径分别是0.36和0.47个天文单位,这两个行星其中一个的质量是地球的三倍,另一个是地球的四倍,它们大约每67天和98天环绕脉冲星公转一周。

这才是首次发现系外行星的时刻。

围绕中子星的行星可能会在它们的恒星发生爆炸时,被冲击波破坏或弹出原有的轨道。但是当超新星爆发事件结束后,周围的气体与尘埃会重新凝聚出行星。这意味着B1257+12的行星可能是由之前的行星重组而成的,此外,鉴于脉冲星的极端辐射,围绕它的行星根本不可能使任何生命形式存在。

2019年诺贝尔物理奖获得者其实并不是首次发现系外行星的科学家

亚历山大·沃尔兹森(Aleksander Wolszczan)

尽管沃尔兹森的发现是一个重大科学事件,意味着天文学家首次通过径向运动法发现了系外行星,但是就因为这个系外行星并非围绕着一个主序恒星运行,使得沃尔兹森失去获得诺贝尔奖的机会。此外,鉴于诺贝尔奖曾经忽略真正发现脉冲星的发现者女研究生贝尔,将相关奖项颁发给贝尔的导师休伊什的事情,我们可以认为,除了充满偏见且别有用心的所谓和平奖与文学奖,诺贝尔奖在自然科学领域的评审上,同样也不是那么的公平与纯粹。



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