¿A quién se otorga el Premio Nobel de Física este año? ¿Qué estás estudiando? ¿Por qué premiarlos a los tres?
Se ha anunciado el Premio Nobel de Física 2019. Esta vez premia las contribuciones destacadas para ayudar a la humanidad a comprender el universo.
La mitad del premio fue otorgado al estadounidense James Peebles. Descubrió que la materia convencional que forma las estrellas, los planetas y a nosotros solo representa el 5% de la energía del universo, y el 95% restante. El % de la energía del universo es Se desconoce materia oscura y energía oscura. La materia oscura aparece como la enorme fuerza gravitacional de origen desconocido, y la energía oscura aparece como la fuerza invisible que provoca la expansión del universo. El trabajo de Peebles estableció un nuevo marco para la comprensión humana del universo y creó la "teoría de la cosmología física".
La otra mitad fue otorgada a Michel Mayor y Didier Queloz de Suiza, quienes descubrieron por primera vez una estrella llamada estrella voladora en octubre de 1995. El exoplaneta 51 Equita b (apodado "Berolfin") orbita alrededor de un planeta similar al sol. estrella en la Vía Láctea. Este es también el primer "Júpiter caliente" descubierto por humanos. Meyer y Queloz iniciaron una revolución en la astronomía e iniciaron un nuevo viaje para la humanidad para explorar exoplanetas.
La lenta respuesta al Premio Nobel es bien conocida, pero también refleja el rigor del campo científico. El valor de este premio supera con creces el premio en metálico de 9 millones de coronas suecas (aproximadamente 6,97 millones de RMB). .
La estructura y la historia del universo aclaradas por Peebles sentaron una base sólida para la cosmología en los últimos 50 años. Su trabajo creó una nueva habilidad interna para la cosmología moderna y es una enorme "mina de oro" para la humanidad. El trabajo de Meyer y Queloz inspiró el entusiasmo de la humanidad por explorar el universo, que es como una ciencia maravillosa. El descubrimiento de exoplanetas inició un "oro". fiebre" de la humanidad por explorar nuevos mundos.
Para profundizar en el trabajo de Peebles se pueden requerir muchos conocimientos teóricos y matemáticos, que no se explicarán completamente durante un tiempo, por lo que hoy también podríamos hablar del trabajo de Meyer y Queloz y ¿Cómo lo hicimos? ¿Detectando exoplanetas? Al explorar exoplanetas, el primero descubierto no fue 51 Pegasus b. De hecho, antes del trabajo de Meyer y Queloz, en 1992 se descubrió un exoplaneta orbitando un púlsar, el planeta PSR 1257 12B, pero su descubrimiento fue puramente accidental. y 51 Pegasus b descubierto en 1995 es un exoplaneta que orbita una estrella en el sentido tradicional.
Tanto Meyer como Queloz son actualmente profesores en la Universidad de Ginebra, y Meyer fue supervisor de Queloz durante su doctorado. Descubrieron el primer exoplaneta orbitando una estrella similar al Sol en octubre de 1995. Este planeta era 51 Pegasi b. Su masa es cercana o superior a la de Júpiter, y su distancia a su estrella anfitriona es de sólo 0,5 a 0,015 unidades astronómicas (la distancia entre la Tierra y el Sol es 1 unidad astronómica), que es aproximadamente 1/8 de la distancia de Júpiter. Mercurio al Sol a la distancia de Venus al Sol, que se llama "Júpiter caliente".
51 Pegaso b está a unos 50 años luz de la Tierra. Tiene sólo la mitad de masa que Júpiter, pero su volumen es el doble que el de Júpiter. Tiene sólo 4 días al año, su temperatura superficial. es 1000 °C y es marea. La cerradura siempre mira hacia el mismo lado hacia la estrella. El descubrimiento de 51 Pegasi b provocó una revolución en la astronomía. La teoría dominante anterior ha sido que la formación de planetas requiere bloques de construcción enfriados, y que estos bloques de construcción sólo pueden formarse lejos de la estrella. Se trata de un descubrimiento importante que obliga a repensar las razones de la formación de sistemas planetarios y que también ha desencadenado un auge en la exploración de exoplanetas. Desde entonces, se han descubierto más de 4.000 exoplanetas en la Vía Láctea.
Antes de esto, era muy difícil encontrar exoplanetas, porque la luz reflejada de los planetas es mucho más débil que la luz de las estrellas. Era difícil encontrarlos en la luz brillante de una estrella. Para nosotros, a través de las galaxias, la luz deslumbrante de las estrellas distantes ahogará todo lo que las rodea. Encontrar los planetas que las acompañan es como encontrar una pequeña aguja en un lago resplandeciente. Y a veces ni siquiera podemos encontrar el lago, y mucho menos la aguja en el lago.
Con el desarrollo de métodos de exploración científica y siguiendo la relación causa-efecto de las cosas, más tarde descubrimos muchas tecnologías de detección nuevas, que aceleraron enormemente la detección de exoplanetas. La primera tecnología de detección exitosa fue el método de velocidad radial. Método de la velocidad radial
En realidad, es muy sencillo entender este método, pero requiere una comprensión más profunda de la interacción entre estrellas y planetas.
Generalmente pensamos que los planetas orbitan alrededor de estrellas, mientras que las estrellas están estacionarias. Pero, de hecho, la revolución del planeta es causada por la gravedad de la estrella. Sin embargo, las fuerzas son mutuas. Cuando la estrella atrae al planeta en un círculo, el planeta también atrae a la estrella y la sacude ligeramente de lado a lado. Cuanto mayor es la masa del planeta, más evidente es el temblor.
Por ejemplo, Júpiter, el hermano mayor del sistema solar, puede hacer que el Sol gire hacia la izquierda y hacia la derecha. Cuando una estrella actúa como fuente de luz, su desplazamiento producirá el efecto Doppler. En pocas palabras, el efecto Doppler significa que cualquier fuente de información con propiedades ondulatorias hará que las ondas emitidas se estiren o compriman durante el movimiento. Si la fuente de información se aleja del objetivo, la longitud de onda aumentará; si la fuente de información se acerca al objetivo, la longitud de onda se hará más pequeña.
Esto es como la sirena que escuchamos todos los días. Cuando viene desde lejos, el sonido sigue siendo muy suave, pero cuando el coche de policía se acerca, la longitud de onda de la sirena se comprime y el sonido inmediatamente. se vuelve más nítido. Cuando el coche de policía se alejó, el sonido volvió a ser tranquilizador. En las ondas sonoras, el efecto Doppler aparece como un aumento y disminución del tono, mientras que en las ondas luminosas aparece como un cambio de color. La fuente de luz se vuelve más roja cuanto más lejos está de nosotros, lo que se denomina "corrimiento al rojo"; cuando la fuente de luz está más cerca de nosotros, se vuelve más roja, se llama "desplazamiento al azul". Conociendo este principio, los astrónomos pueden utilizar un espectrómetro para obtener primero las líneas espectrales de absorción de la estrella objetivo. Estas líneas espectrales son como la huella digital de la estrella. Pero si hay un planeta junto a él que se mueve hacia adelante y hacia atrás en nuestra dirección mientras orbita a su alrededor, entonces encontraremos que las líneas espectrales de absorción de la estrella se mueven constantemente hacia adelante y hacia atrás.
Debido a que la sensibilidad de las líneas espectrales es bastante alta, el método de la velocidad radial puede detectar movimientos diminutos de 1 metro por segundo en estrellas a millones de años luz de distancia. No sólo puede utilizarse para descubrir exoplanetas, sino que también puede calcular su masa. 51 Pegaso b fue descubierto mediante este método. Aunque el método de la velocidad radial es muy preciso, para que un planeta tire de la estrella para que se sacuda y produzca un efecto Doppler suficientemente detectable, el planeta necesita tener un centro de gravedad lo suficientemente grande sobre la estrella. Esto significa que el método de la velocidad radial es más adecuado para detectar planetas masivos similares a Júpiter que se encuentran cerca de la estrella, de ahí el nombre de "Júpiter caliente".
Para un planeta como la Tierra, que no es lo suficientemente masivo como para arrastrar a la estrella, puede resultar un poco impotente. En respuesta a esta situación, los astrónomos han pensado en otro método sencillo para encontrar exoplanetas. Método de tránsito
El principio del "método de tránsito" también es muy simple. Cuando un exoplaneta pasa entre su estrella y nosotros, la luz de la estrella es bloqueada y se vuelve tenue en un corto período de tiempo. En un momento dado, el planeta vuelve a su estado original después de abandonarlo. Este proceso se denomina "evento de tránsito". Por supuesto, hay muchas razones por las que las estrellas se oscurecen, además de ser bloqueadas por planetas. Por ejemplo, una explosión repentina de un gran grupo de manchas solares (áreas de baja temperatura) o una binaria eclipsante (un sistema estelar binario que se cruza y bloquea la luz de cada uno) puede causar confusión. Por este motivo, los astrónomos han fijado dos "umbrales": uno de confirmación y otro de verificación.
Confirma que hay datos suficientes para determinar la masa del cuerpo celeste. La verificación significa comprobar cuidadosamente los datos para eliminar posibles factores de interferencia. Estas son tareas extremadamente tediosas. La verificación de estos datos requiere al menos observar que el tiempo entre tránsitos de una estrella es siempre el mismo. El tiempo entre tránsitos es el período de revolución del planeta. Cuanto más largo es el período, más lejos está de la estrella. En función de la distancia y el espectro de la estrella, también podemos determinar si el planeta se encuentra en su zona habitable. Cuanto más tenue se vuelve la estrella durante este período, más luz se bloquea y más grande se vuelve el planeta. Desde su lanzamiento en 2009, el telescopio espacial Kepler de la NASA ha estado observando el cielo estrellado en las constelaciones Cygnus y Lyra durante los últimos cuatro años, buscando sus tránsitos entre 150.000 estrellas.
Hasta abril de 2017, nos ha identificado 9.500 posibles exoplanetas, muchos de los cuales se encuentran justo en la zona habitable. Por supuesto, los astrónomos aún deben extraer y confirmar lentamente estas grandes cantidades de datos. El método del tránsito también tiene una debilidad fatal, es decir, el planeta observado debe pasar entre su estrella y nosotros. Requisitos tan estrictos nos destinaron a descubrir sólo un puñado de exoplanetas. Ya sea el método de la velocidad radial o el método del tránsito, ambos son destellos de sabiduría en el desarrollo de la astronomía. Y cuando descubramos más y más exoplanetas, descubriremos un hecho indiscutible: los sistemas planetarios como el sistema solar son simplemente raros.
Salvo por el vasto cielo estrellado y el universo infinito, siempre hay un deseo silencioso que resuena en nuestros corazones: otro mundo, otra tierra. ¿Por qué estamos ansiosos por explorar exoplanetas?
Para aquellos que realmente anhelan las estrellas, nunca pensarán que somos los únicos en el universo. Es este entusiasmo el que ha centrado decididamente su atención durante décadas en el cielo nocturno más profundo, pensando en los procesos físicos detrás del origen de los planetas. Por hoy, acaba de comenzar una nueva exploración del universo. Un mundo diferente, una tierra diferente, todavía nos esperan por descubrir. La locura por la búsqueda de exoplanetas provocada por las destacadas contribuciones de Meyer y Queloz es sólo el comienzo de la exploración del universo. Al final, aún tendremos que responder a la eterna pregunta: ¿existe vida más allá de la Tierra?
Este pensamiento más profundo sobre el universo necesita que más científicos jóvenes lo transmitan, con entusiasmo, rigor y fe para explorar lo desconocido del universo y descubrir un mundo completamente nuevo.
Como dijo Peebles: "Espero que los jóvenes entren en este campo con amor por la ciencia. Incluso si los premios son tentadores, esa no es la razón por la que ingresas a la industria. Deberías sentirte profundamente atraído por la ciencia misma." Atraer."
Finalmente, me gustaría felicitar a aquellos científicos que han dedicado gran entusiasmo al desarrollo de la ciencia humana y "miran hacia el polvo y alcanzan las estrellas".