二十年前的这个月,宇宙变得更加丰富,更加陌生,杏耀也不再那么孤独。几个世纪以来,从艾萨克·牛顿到吉恩·罗登伯里,许多有远见卓识的人都曾推测过围绕其他恒星运行的行星,类似于我们太阳系的世界——但这只是推测。然后在1995年10月,日内瓦大学的天文学家米歇尔·马约尔和他的研究生迪迪埃·奎洛兹发现了一个公司:第一颗已知的围绕类太阳恒星运行的行星。
从技术上讲,市长和奎罗兹的工作是一项绝技。他们用一个灵敏的摄谱仪来分解恒星的光线,并测量它的微小的来回运动,这是由于环绕它的看不见的世界的引力作用。从概念上讲,
杏耀客户端IOS不能下载 ,他们的工作是一个白热的燃烧弹。这颗行星被简单地称为51帕伽西b,其质量与木星相当,但围绕其恒星运行的距离是木星的100倍。它的“年”只有4.2天,它的云顶在大约1000摄氏度的高温下炙烤。它完全不同于我们太阳系中的任何东西,它是如此奇怪,以至于它迫使我们全面反思行星是在哪里以及如何形成的。
在那之后的20年里,马约尔和他的同事们运用了各种各样的技术,又发现了近2000颗系外行星,这些行星的多样性令人震惊。研究人员现在估计在我们的银河系中有数百亿颗类似地球的行星。尽管马约尔的突破性工作帮助开启了当时一个新的探索领域,但这并没有让他出名。他的工作很快就被大型团队和大预算卫星任务的发现,以及更多以英语为母语的研究人员的发现所掩盖。然而,当《科学美国人》(Scientific American)采访马约尔时,他兴致勃勃,兴致勃勃地描述了他的历史性时刻,以及他正在进行的、不断突破边界的外星探索。
重要的是要意识到那是一个寻找行星的悲伤时期。戈登·沃克(Gordon Walker)和布鲁斯·坎贝尔(Bruce Campbell)(英属哥伦比亚大学[University of British Columbia])研究了10年,得出的结论是,没有木星类型的行星围绕着太阳类型的恒星运行。另一个团队,Geoff Marcy和Paul Butler(在旧金山州立大学),模仿了那个研究,在94年8月他们报告了同样的结果。但我们没有被这些负面结果所困扰。我们在1990年开始建造新的光谱仪,而且不会停止。
考虑到这些令人沮丧的结果,是什么让你乐观呢?
在1989年,我们用旧的光谱仪,发现了一个有趣的物体它的质量是木星的11倍,我们意识到,我们离探测行星不远了。1994年,我们在法国的上普罗旺斯天文台用我们的新光谱仪ELODIE进行了“第一束光”(首次观测)。它真是太棒了;它可以测量恒星的运动,小到每秒15米,比我们原来的仪器要好20倍。我们决定对142颗恒星进行大范围的调查。
我和我的一个博士后Antoine Duquennoy以及我的一个研究生Didier Queloz一起申请了望远镜时间。我们开始测量,但安托万死于车祸。迪迪埃和我继续说。仅仅几个月后,我们就有了51个帕伽西的足够的测量数据,可以看到一些非常特别的东西,一个周期信号(恒星的来回运动)每秒150米。我们把数据输入电脑,发现有一个东西以4.2天为周期,在51左右移动,这意味着它必须在一个非常近的轨道上。这是一个惊喜,因为在那个时候,人们认为巨型行星离恒星的距离必须超过五个天文单位(从地球到太阳的距离的五倍)。那是在94年秋天。
你为什么不到一年后才宣布你的重大发现呢?
这是如此不同寻常,如此出乎意料,以至于我们决定等到下一季的能见度达到51佩格。我们想要确定变化的幅度是相同的,相位是正确的,周期是相同的(证明它是一个稳定轨道上的真实行星)。直到1995年7月我们才有了望远镜时间。我们发现所有的参数都吻合——那就是我们打开一瓶香槟的时间。8月25日,我们向《自然》杂志提交了论文。
我们打算10月份去佛罗伦萨参加一个关于太阳型恒星的会议。就在之前,我从《自然》杂志得到消息,三个裁判中只有两个投了赞成票。这取决于当时的编辑。幸运的是,他决定接受!与会的一些人对此很感兴趣:“现在我们必须找出为什么我们有这么短的地球周期的原因。其他同事则在寻找论据:“它不是一个真实的物体,你没有足够的精确度。”“但我们对自己的测量结果百分百确定。
相比之下,理论家们似乎已经完全准备好接受这样一个观点:一个木星大小的行星可能会极其靠近它的恒星。
是的,事实上答案已经存在15年了。Peter Goldreich和Scott tremaine是天文学中两位非常重要的人,他们发表的第一篇关于轨道迁移的论文致力于研究嵌在圆盘中的小天体。天体可能是大星系盘中的一个小星系,也可能是吸积盘(新生恒星周围的尘埃结构)中的一颗行星。在这篇论文的摘要中,最后一句话是:“木星并非诞生在今天的地方。”那是在1980年。
我们只有51个Peg,一个物体的轨道周期是4天。一个单一的发现会有什么影响?绝对没有。当Geoff Marcy用他的望远镜去看51 Peg b是否真实时,事情发生了变化。他意识到我们的观察是正确的,然后他和保罗·巴特勒重新分析了他们在前几年积累的大量测量数据。1996年1月17日,在德克萨斯州圣安东尼奥举行的美国天文学会会议上,他们宣布了两颗新的系外行星。在96年的前6个月里又发现了一些短时间的物体。直到我们发现了很多其他的行星,我们才意识到51 Peg b实际上是一个正常的物体。
一个非常重要的步骤是我们的新光谱仪,杏耀平台HARPS,在智利的La Silla [Paranal]天文台。它的精度大约是每秒3米(这是它能测量到的最小的恒星来回运动)。我们在30年里进步了1000倍。从2004年开始,HARPS [for High Accuracy Radial velocity Planet Searcher]已经探测到大量的超级地球,这些物体的质量是地球的1到10倍。在我们的太阳系中,这个范围内没有任何行星,但它们在其他类日恒星周围极为频繁。我们在加那利群岛的拉帕尔马为北方的天空建造了另一个版本的竖琴。今年7月,HARPS-North发现了距离地球最近的超级地球行星HD 219134 b,距离地球只有6秒(约20光年)。
那么最终的目标是什么呢:直接观察围绕着另一颗恒星的一个真正的地球孪生兄弟?
发现一颗适合居住的类地行星是非常困难的。地球是一个小星球。要想有机会直接观察它们,需要新一代的仪器在新的更大的望远镜上(比如巨大的麦哲伦望远镜和30米望远镜)。要了解类地行星——大气层等——的物理特性,我们需要近距离明亮的恒星。在某一时刻,人们将尝试建造一艘宇宙飞船来直接拍摄其他地球的图像。他们必须知道哪些是值得看的有趣的星星。我现在的抱负是建立这样一个清单。我们在July-HD 219134 b中宣布的行星将是未来非常重要的目标。