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解读2019诺奖:解码宇宙“成长日记”

科普小知识2021-09-20 04:34:24
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寻找地球的“近亲”解读宇宙的“成长日记”——解读2019年诺贝尔物理学奖

新华社斯德哥尔摩10月8日电浩瀚的宇宙,我们来自何方?宇宙中还有像地球这样进化出生命的星球吗?这三位科学家因在探索这两个基本问题上取得的成就而分享了2019年诺贝尔物理学奖。

瑞典皇家科学院在8日的新闻稿中称,美国的詹姆斯·皮布尔斯获得了宇宙学研究奖,瑞士的米歇尔·马约尔和迪迪埃·奎洛兹获得了首次发现太阳系外行星的奖项。今年的获奖者改变了我们对宇宙的看法,帮助我们理解了宇宙的演化和地球在宇宙中的位置。

公报说,皮布尔斯对宇宙学的见解丰富了整个领域的研究,并成为当代宇宙学的基础。马约尔和奎洛兹探索了我们宇宙邻居中的未知行星。他们的研究指出了一个永恒的问题:地球之外有生命吗?

许多科学先驱预言,天空中的许多恒星一定有行星围绕它们运行。然而,那些行星离地球太远,反射光太弱。“看到”它们并不容易。

直到1995年,马约尔和奎洛兹才首次宣布发现太阳系以外的行星,这是基于恒星因行星重力变化而产生微小摆动的理论。围绕类太阳恒星飞马座51运行的行星被命名为飞马座51b,它是一颗气态行星,类似于太阳系中最大的行星木星。这项成果发表在国际著名的学术期刊《自然》上。有些人认为这颗行星的发现给人类在宇宙中寻找伙伴带来了新的希望。有些人还称马约尔和奎洛兹为“新大陆的发现者”,并认为这一发现可与哥伦布发现新大陆相媲美。

“飞马座51b”的发现点燃了外行星探索的“火花”。由于各种观测技术的快速发展,科学家迄今为止已经在银河系中发现了4000多颗行星。各种新的天体仍在被发现,它们的大小、形状和轨道令人难以置信。它们挑战了我们对行星系统的现有理解,并迫使科学家修改行星起源理论。

人类还有一个永恒的命题:“它从哪里来?”20世纪60年代以皮布尔斯为代表的一群科学家奠定了基础,使宇宙学成为一门现代科学,迎来了50年的“黄金时代”。

皮布尔斯不断改进他提出的理论框架,最终帮助我们形成了对宇宙自大爆炸以来的形成和演化的基本理解。

大约140亿年前,宇宙在大爆炸开始时又热又密。从那以后,宇宙一直在膨胀,变得越来越冷。大爆炸后大约40万年,宇宙开始变得“透明”,光能够穿过它。正是在这早期的辐射中,记录了宇宙诞生和演化的秘密。

使用他创造的理论工具和计算方法,皮布尔斯成功地“解码”了宇宙开始时留下的“线索”。根据他的理论,宇宙的95%是神秘的暗物质和暗能量,而只有5%的普通物质被普遍观察到。

今天,暗物质被认为是空间研究中最具挑战性的课题之一。只有通过理解暗物质,我们才能对广阔的宇宙及其起源有更深的理解。因此,世界各地的科学家长期以来一直在寻找暗物质,并开始了许多相关的大型实验项目,如阿尔法磁谱仪和大型强子对撞机。

悟空,中国第一颗暗物质粒子探测卫星,于2015年发射,也有望实现。中国项目组最近在美国杂志《科学进步》上发表了第二批科学成果。悟空在世界上第一次利用空间实验来精确地绘制高能质子宇宙线的能谱,并观察到能谱的新结构,这有助于“捕捉”暗物质。