一颗肉眼能看到的星星,怎就引出了一个诺贝尔物理学奖?(2)
2023-05-21 来源:飞速影视
图中红圈内部的黑点就是飞马座51,旁边所有光点也都是恒星 | Wikipedia想想看,你在适当的条件下抬头就可以用肉眼看到的这颗星星,居然也有一个类似于木星的行星绕着它转,这是不是很神奇?它居然可以让人拿到诺贝尔奖,是不是很激动?
在感到神奇与激动之后,你也许也想知道,为什么麦耶与奎洛兹看星星看出了个诺贝尔奖?他们给出那个结果的原理是什么?他们发现的这颗行星是人类发现的第一颗系外行星吗?还有多少与这个话题有关的秘密?
系外行星的早期探索
人类早已从哲学或者宗教角度猜测宇宙中有大量类似于地球与太阳的系统,当时日心说尚未正式建立,地球被视为中心,太阳被视为绕着地球运转的一颗火球。宗教徒与哲学家猜测宇宙中有很多“世界”,每个世界都有太阳绕着它们转。
在哥白尼(Nikolaj Kopernik,1473-1543)系统建立日心说之后,第一个从科学角度猜测有“太阳系外的行星”的学者是布鲁诺(Giordano Bruno,1548-1600)。他于1584年提出:天上的那些基本不动的星星——“恒星”——都是类似于太阳的天体,它们周围也有类似于地球的行星围绕它们转动,这些行星自然就是太阳系外的行星,简称“系外行星”。
围绕恒星运转的行星,反射恒星光,我们可以看到太阳系内的行星,就是因为它们反射了太阳光。如果一颗遥远的恒星周围有行星,它反射恒星的光,我们似乎可以看到它们。
但实际上,要看到恒星附近的行星,是非常困难的,因为行星反射的光远远暗于恒星自身发出的光,就像在几万千米之外看萤火虫在熊熊烈火旁边飞舞,我们即使用望远镜看到了火堆,也很难看到萤火虫。这使得人类长期以来无法搜寻到系外行星。
捕猎系外行星:观测恒星颜色与亮度的变化
1952年,著名的恒星物理学家奥托·斯特鲁维(Otto Struve,1897 -1963)首次建议:气态巨行星会拽动恒星,使其颜色发生有规律的变化,可以据此计算出恒星朝着我们地球的运动速度——径向速度;而且气态巨行星可能会有规律地遮挡一部分传播到地球上的恒星光。斯特鲁维认为,可以用上面的两个效应来判断远处恒星周围是否有行星。斯特鲁维的两个想法有何依据?
首先,行星围绕恒星运动时,恒星自身其实也在动,只是因为恒星质量比行星大得多,因此运动不明显,我们就忽略恒星的运动了。但在某些情况下,这样的运动是不可忽略的。比如,当行星质量很大而恒星质量比较小的时候,恒星的运动就比较显著,明显地与行星绕着共同的中心旋转。
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