宇宙學和系外行星學榮獲 2019 年諾貝爾物理學獎

宇宙學領域的奠基人詹姆斯·皮布林斯與米歇爾·麥耶和迪迪埃·奎洛茲分享了該獎項,後者發現了第一顆圍繞類太陽恆星執行的系外行星

詹姆斯·皮布林斯、米歇爾·麥耶和迪迪埃·奎洛茲。

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關於宇宙中最宏大尺度的發現,以及離我們更近的發現,共同分享了今年的諾貝爾物理學獎。普林斯頓大學的宇宙學家詹姆斯·皮布林斯因幫助構建我們對宇宙如何形成和演化的認識而獲得一半獎項。另一半獎項授予日內瓦大學的米歇爾·麥耶和劍橋大學和日內瓦大學的迪迪埃·奎洛茲,因為他們發現了 51 Pegasi b,這是第一顆圍繞類太陽恆星執行的系外行星。

諾貝爾委員會成員、瑞典烏普薩拉大學物理學家烏爾夫·丹尼爾松在新聞釋出會上說,獲獎者們共同“描繪了一個比我們以往任何時候都想象的更加奇異和美妙的宇宙圖景”。“我們對自身在宇宙中地位的看法將永遠不會再一樣了。”


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皮布林斯幫助預測了宇宙微波背景輻射——宇宙中的第一道光,這使科學家能夠追溯宇宙最早的時期。在他半個世紀的職業生涯中,他塑造了我們對大爆炸如何創造物質、星系如何形成以及構成宇宙缺失的大部分物質(暗物質和暗能量這些未知實體)的看法。“這難道不令人著迷嗎,”皮布林斯今天早上在諾貝爾獎宣佈採訪中說,“我們有非常明確的證據表明我們的宇宙確實是從一個高溫、高密度的狀態擴張而來的,但儘管該理論經過了非常徹底的檢驗,我們仍然必須承認暗物質和暗能量是神秘的?”

今年的另一半獎項表彰了系外行星科學的先驅性發現之一:1995 年對 51 Pegasi b 的揭示。麥耶和奎洛茲仔細測量了一顆恆星的速度,發現它在軌道行星的引力作用下以前後擺動的明顯模式。

在此發現之前,唯一已證實的系外行星是圍繞脈衝星執行的——脈衝星是超新星爆炸後的緻密殘餘物。另一方面,世界 51 Pegasi b 圍繞著一顆“主序星”執行,與我們的太陽屬於同一類別,距離地球約 50 光年。它是原型“熱木星”——一個巨大的氣體巨行星,大小與太陽系最大的行星(在本例中約為我們自身木星質量的一半)相當,在一個異常短的軌道上,非常靠近其恆星。這顆行星的一年只有四天長。“很少有人預料到這種行星會存在,”丹尼爾松說。“我們曾認為其他太陽系會與我們自己的太陽系相似。我們錯了!”這一發現引發了一場競賽,現在已經積累了 4000 多顆已知的繞其他恆星執行的行星。

“我為今年獲獎者的選擇感到無比高興,”天體物理學家和作家馬里奧·利維奧說。“一方面,宇宙學的發現表明,我們在宏大的事物體系中是如此渺小。另一方面,地球是迄今為止我們所知的唯一存在生命的地方。在某種意義上,是否存在生命(尤其是複雜生命)可能是當今科學中最令人興奮的問題。”

系外行星研究的先驅莎拉·西格說:“對於系外行星來說,這是一個偉大的日子。”“看到一個領域從默默無聞、邊緣化和可笑到值得獲得諾貝爾獎,是對全世界使系外行星成為現實的人們的巨大致敬。在系外行星領域,什麼是被認為是完全瘋狂的,什麼是被認為是主流科學之間的界限不斷變化。諾貝爾獎是對正確方向的巨大轉變。”

克拉拉·莫斯科維茨《大眾科學》的高階編輯,她負責報道天文學、太空、物理學和數學。她在《大眾科學》工作了十年;之前她曾在 Space.com 工作。莫斯科維茨曾對火箭發射、太空梭升空和著陸、亞軌道太空飛行訓練、山頂天文臺等進行過現場報道。她擁有衛斯理大學的天文學和物理學學士學位以及加州大學聖克魯斯分校的科學傳播研究生學位。

更多作者:克拉拉·莫斯科維茨
SA Space & Physics Vol 2 Issue 6本文最初以“宇宙學和系外行星學榮獲 2019 年諾貝爾物理學獎”為標題發表於 SA Space & Physics 第 2 卷第 6 期(
doi:10.1038/scientificamericanspace1219-7
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