系外行星终获诺奖 人类在宇宙中真的孤独吗

　　2019年诺贝尔物理学奖已经公布，今年的奖项颁给了在宇宙学和系外行星领域深耕的三位天文学家：詹姆斯·皮布尔斯（James Peebles）、米歇尔·马约尔（Michel G. E. Mayor）和迪迪埃·奎洛兹（Didier Queloz）。宇宙学和系外行星都是当前天文学中最具热点和前沿的研究领域，今天我们来说一说发现第一颗围绕类太阳恒星运行的系外行星的两位获奖者马约尔和奎洛兹，以及他们的研究。

　　1995 年 10 月，马约尔和奎洛兹宣布在类太阳星周围发现了一颗太阳系之外的行星，即系外行星。它位于我们所处的银河系中飞马座51b（51 Pegasi b）。这是一颗气态行星，轨道周期为4.2天。因为质量木星相当，被称为类木行星。米歇尔和奎洛兹因为这一发现获得2019年的诺贝尔物理学奖，与从事物理宇宙学理论研究的詹姆斯·皮布尔斯平分秋色。

　　为什么观测到一颗星就可以得诺奖？

　　其实，早在1992年天文学家就发现了第一颗系外行星，但为什么诺贝尔物理学奖仍然会发给马约尔和奎洛兹呢？原因要从两方面说起。

　　首先是1992年发现的主星是脉冲星，因其极其特殊的环境使得它周围存在系外生命的可能性基本为零，所以未引起公众的关注。而1995年马约尔和奎洛兹发现的这颗是围绕在类太阳星周围，这满足了人们期望在太阳系外寻找另一个“地球”的想象。

　　千百年来人们一直有个疑问：人类在宇宙中是不是孤独存在的。这次发现为系外生命的搜寻迈出了坚定的一步，打开了人类进行系外生命探测的大门，是一个里程碑式的进展。因此，人们往往会把“人类发现的第一颗系外行星”这一殊荣落到飞马座51b的头上，但是准确地说，飞马座51b是人类发现的第一颗围绕类太阳恒星运行的系外行星。

　　视向速度方法示意图

　　飞马座51b发现的意义

　　之前人们对行星的传统观念和认识仅局限于太阳系内八大行星，1995年马约尔和奎洛兹的发现为人们打开了一个新的领域。此后的二十多年，天文学家共发现了 4000 多颗系外行星，它们有着各种各样的轨道、周期等，差异之大令人难以置信，多种多样系外行星的发现也挑战了人们对于行星系统的传统观念。

　　我们最终的目标是发现一个或者多个可供人类居住的“地球”，为将来人类进行星际移民寻找目标，以及寻找宇宙中是否还有其他生命和地外文明存在。

 

　　宜居带示意图

　　中国在系外行星领域的研究进展

　　1995年第一颗在类太阳星周围发现的系外行星开辟了人类探测系外行星的新纪元。欧美发达国家在这一领域投入大量经费，也吸引了大批研究人员。在茫茫宇宙中探索太阳系外行星、进而探索系外生命和系外文明这一重要天文研究领域不能缺少中国人的身影。

　　中国科学院国家天文台赵刚研究员领导的研究小组，在国内率先利用国家天文台2.16米望远镜开展系外行星进行搜寻，并于2008年在中国探测到第一颗太阳系外行星，开启了中国天文工作者利用自己的观测设备搜寻系外行星的探索和研究。利用2.16米高分辨率光纤光谱仪及激光频率梳定标完成后，新的探测手段预期探测精度可以达到好于1m/s的水平，可以探测到超级地球乃至类地行星，从而跻身利用视向速度方法探测系外行星的世界先进水平。

　　作者简介

　　刘玉娟，中国科学院国家天文台星云计划研究员，从事系外行星搜寻领域多年。于2008年发现第一颗利用中国自主设备探测的太阳系外行星，第一次开启了中国天文工作者利用自己的观测设备搜寻系外行星的探索和研究。