潮科技 | 2019诺奖得主米歇尔·马约尔：通过现代方法验证其他恒星周围运行的行星

       2019年10月8日，瑞典皇家科学院宣布，米歇尔·马约尔和迪迪埃·奎洛兹因首次发现太阳系外行星获得诺贝尔物理学奖，并称其研究为“我们理解宇宙演化和地球在宇宙中的位置作出了贡献”。

       在2019年10月29日“第二届世界顶尖科学家论坛”主旨演讲环节，米歇尔·马约尔做了探索太阳系外行星的相关分享。36氪也依据演讲内容进行了整理，以下为演讲的相关内容。

       借此机会，跟大家介绍一下一个非常古老的话题以及我的看法。我非常荣幸能够去探索一个非常古老的问题，2000多年前希腊哲学家他们就在探讨这个问题，我们叫做宇宙中多个世界。

       希腊伊壁鸠鲁就说到，有可能在其他星球上也有生物的存在。现在我们已经实现了第一句话的验证，第二句还没有实现验证，在过去2000年当中有非常多的哲人他们都在探讨，都在思考这个问题。

       最下面可以看到关于星球形成的一些思想提出者，当时都是一些非常新的理念。大家知道太阳系其实是属于银河系的一部分，银河系当中有超过20亿个星体，太阳系只是这么大一个体系当中很小的一部分。我们马上要问一个问题，在太阳系以外有没有行星体系？我们只呈现了银河系很小一部分，我们在想，通过现代的方法能不能够去验证其他恒星周围运行的行星？

       当然，行星它们的光芒跟恒星相比是非常微小的。在1943年的时候，大部分天文学家他们都不认为我们有其他的行星系，大家觉得太阳系是非常独特的，但是在1943年的时候出现一个思想的改变，我们发现在银河系当中，可能有成千万的行星系，那个时候我们发现有非常多星系的拓展，当然也有很多的争议。

       我们看一下行星是怎么样形成的，我们知道在银河系当中有非常多的气体，有一些叫做巨型分子云，这些云当中有一些是太阳质量的10万倍，有的时候这些分子云一起可以形成新的行星。根据这样一个现象，我们就形成了星系。这其实在物理上是非常困难的一个问题，在这么复杂的情况下如何形成行星？大概24、25年之前，我们通过望远镜可以看到一些尘土和气体的物质形成的物质。现在给大家展示是猎户星云的圆形星盘，这当然只占到了太阳系一部分。大家看到这些非常年轻的恒星周围都有行星在运行。

       我们想在银河系当中，太阳系以外应该有非常多的行星系，我们怎么样探测它们呢？当时非常困难，当时没有工具可以让我们直接看到这些行星，因此我们需要开发一些间接的方式让我们检测行星的存在。

       我们要检测行星，怎么样来实现呢？有一个恒星旁边有行星在运转，我们其实可以看到多普勒平移的效益，如果我们有非常敏感的仪器，我们可以看到恒星释放的频率改变，当然我们不是直接用眼睛看，但是我们可以去探测频率的移动。

       在恒星当中如果我们去看，它的光分布是非常复杂，有的时候看到某一些波段被一个物体遮挡的时候，那我们就可以通过观察频率的改变去发现一些迹象。当然非常困难，有的时候恒星的移动非常小，有的时候只占到这么窄频段当中的千分之一的运动量，所以非常困难。

       大概30年前我们启动了一个项目，在法国南部一个比较老的天文台，大家可以看到70年，80年历史的一些望远镜，当然这不是问题。我们当时有了一个新的光谱议，它的敏感性可以测量到恒星速度的微小改变，我们就开始去看恒星的速度，我们观测大概10年期的时间。比如说像木星这样的星体，它没有办法离恒星很近，在1995年的时候跟DDA一起，我们发现了一个物体，它每一次改变速度的周期只有4.2天，这其实是很奇怪的。这可能跟我们理论上值相差非常大，我们不知道这个时候有没有行星，在出版我们文献之前我们一定要确保说，我们观测到D 信号是可以验证的，最终在1995年我们发布了论文。

       这是一个跟木星质量差不多的行星，但是它有非常多的差异，这就开始了物理学当中D 一个新发展。在遥远距离如何形成一个恒星？大质量行星怎么样在恒星周围很近的地方形成？做了研究以后，我们给大家看一下这是智力的一个照片，大概有60个盘状的仪器，这些干涉仪可以用于观测行星的形成，同时也能够进一步了解星系、宇宙、恒星等等。这是非常棒的仪器，几年之前，所有的这些仪器观测到一个小的性云，看到它内部发生一些什么。

       我们来看大型星系，我们可以通过仪器看到非常精确内部如何形成一个行星。之后我们就有能力可以去分析行星系的形成机制，大家看到一圈一圈的物质，这些可以用来形成年轻的行星，现在我们有非常多类似的观测。

       我们从北半球搬到了南半球，我们会在这样的沙漠里工作。大家看到这有四个8.2米直径的望远镜，我们开发一些新的仪器来探索新的行星系，而且我们有新的光谱议，它们的敏感性非常高。其实这个过程是很困难的，因为我们必须要确保光谱议是很稳定的，不是一天稳定，而是要几年都很稳定，这在技术上是非常难实现的

       现在我们已经检测到了4000个行星系，我只给大家看一个。下面图表当中，大家可以看到一些红点，每一天晚上我们观测到速度之后，我们把它记录下来，过几年之后我们累计出了一些红色点形成的云状图，大家看到一些变化的波纹，我们在想是不是这个地方存在一个行星？我们可以让电脑帮我们运算，这样一来我们会发现其实围绕恒星的有七个行星，而不是一个行星。现在我们可以通过这样奇怪的结构发现一些新的行星，有的运行周期只有一天，有的质量是地球质量一倍或者地球质量10倍，这对于我们来看世是非常大的惊喜，因为它跟太阳系是非常不一样的，让我们发现了宇宙的多元化。