올해 노벨 물리학상은 누구에게 수여되나요? 당신은 무엇을 공부하고 있습니까? 왜 세 사람에게 상을 주나요?

2019년 노벨 물리학상이 이번에 발표되었습니다. 이는 인류가 우주를 이해하는 데 기여한 뛰어난 공헌에 수여되는 상입니다.

그 중 절반은 미국의 제임스 피블스(James Peebles)에게 수여되었으며, 그는 별과 행성, 그리고 우리를 구성하는 기존 물질이 우주 에너지의 5%만을 차지하고 나머지 95%를 차지한다는 사실을 발견했습니다. 우주에 있는 에너지의 10%는 알려지지 않은 암흑물질과 암흑에너지입니다. 암흑물질은 기원을 알 수 없는 거대한 중력으로 나타나고, 암흑에너지는 우주 팽창을 일으키는 보이지 않는 힘으로 나타난다. 피블스의 연구는 우주에 대한 인간의 이해를 위한 새로운 틀을 확립하고 '물리적 우주론'을 창안했습니다.

나머지 절반은 1995년 10월 플라잉 스타라고 불리는 로켓을 처음 발견한 스위스의 미셸 마요르(Michel Mayor)와 디디에 쿠엘로즈(Didier Queloz)에게 수여됐다. 외행성 51 에퀴타 b(별명 '베롤핀')는 태양과 같은 궤도를 돌고 있다. 은하수의 별. 이것은 또한 인간이 발견한 최초의 "뜨거운 목성"이기도 합니다. 메이어와 쿠엘로즈는 천문학에 혁명을 일으켰고 인류가 외계 행성을 탐험하기 위한 새로운 여정을 시작했습니다.

노벨상에 대한 반응이 느린 것은 잘 알려져 있지만, 이는 과학계의 엄격함을 반영하기도 한다. 이 상의 가치는 상금 900만 스웨덴 크로나(약 697만 위안)를 훨씬 웃돈다. .

피블스가 밝혀낸 우주의 구조와 역사는 지난 50년간 우주론의 탄탄한 기반을 마련했다. 그의 연구는 현대 우주론을 위한 새로운 내부 기술을 창조했으며 인류를 위한 거대한 "금광"입니다. 메이어와 쿠엘로즈의 연구는 마치 놀라운 과학의 발견이 "골드러시"를 시작한 것처럼 우주 탐험에 대한 인류의 열정에 영감을 주었습니다. " 인류가 새로운 세계를 탐험하려는 열광.

피블스의 작업을 자세히 설명하려면 많은 이론적 지식과 수학적 지식이 필요할 수 있으며 이는 한동안 완전히 설명되지 않으므로 오늘은 메이어와 쿠엘로즈의 작업에 대해 이야기하고 우리가 어떻게 외계 행성을 감지했나요? 외계 행성을 탐사할 때 가장 먼저 발견된 것은 51 페가수스 b가 아니었다

사실 메이어와 쿠엘로즈의 연구 이전에 펄서 주위를 도는 외계 행성은 1992년 플래닛 PSR 1257 12B에서 발견됐지만 그 발견은 순전히 우연이었다. 1995년에 발견된 페가수스 51b는 전통적인 의미에서 별 주위를 도는 외계행성이다.

메이어와 쿠엘로즈는 현재 제네바대학교 교수로 재직하고 있으며, 마이어는 박사과정 시절 쿠엘로즈의 지도교수였다. 그들은 1995년 10월에 태양과 같은 별을 공전하는 최초의 외계 행성을 발견했습니다. 이 행성은 51 페가수스 b였습니다. 질량은 목성에 가깝거나 그 이상이며, 모항성과의 거리는 0.5~0.015천문단위(지구와 태양 사이의 거리는 1천문단위)에 불과하다. 수성에서 태양까지, 금성에서 태양까지의 거리를 "뜨거운 목성"이라고 합니다.

51 페가수스 b는 지구에서 약 50광년 떨어져 있으며 질량은 목성의 절반에 불과하지만 부피는 1년에 4일, 즉 표면 온도의 두 배입니다. 온도는 1000°C이고 조석은 항상 별을 향해 같은 쪽을 향하고 있습니다. 페가수스자리 51b의 발견은 천문학에 혁명을 일으켰습니다. 이전의 주류 이론은 행성 형성에는 냉각된 빌딩 블록이 필요하며 이러한 빌딩 블록은 별에서 멀리 떨어진 곳에서만 형성될 수 있다는 것이었습니다. 이는 행성계가 형성된 이유를 다시 생각하게 하는 중요한 발견이며, 외계 행성 탐사에 붐을 일으켰습니다. 그 이후로 은하수에서 4,000개 이상의 외계 행성이 발견되었습니다.

이전에는 행성의 반사광이 별의 빛보다 훨씬 약하기 때문에 외계 행성을 찾는 것이 매우 어려웠습니다. 은하계 너머에 있는 우리에게 먼 별들의 눈부신 빛은 주변의 모든 것을 익사시킬 것입니다. 그 별들을 동반한 행성을 찾는 것은 반짝이는 호수에서 작은 바늘을 찾는 것과 같습니다. 때로는 호수에 있는 바늘은커녕 호수조차 찾을 수 없을 때도 있습니다.

과학적인 탐사 방법이 발전하고 사물의 인과관계를 추적하면서 우리는 이후 많은 새로운 탐지 기술을 발견했고, 이는 외계 행성의 탐지를 크게 가속화했습니다. 첫 번째 성공적인 감지 기술은 방사형 속도 방법이었습니다. 방사형 속도법

이 방법을 이해하는 것은 실제로 매우 간단하지만 별과 행성 사이의 상호 작용에 대한 더 깊은 이해가 필요합니다.

우리는 일반적으로 행성이 별을 공전하고 별은 정지해 있다고 생각합니다. 그러나 실제로 행성의 공전은 별의 중력에 의해 발생합니다. 그러나 그 힘은 상호 작용합니다. 별이 행성을 원으로 끌어당기면 행성도 별을 끌어당겨 좌우로 조금씩 흔들리게 됩니다. 행성의 질량이 클수록 흔들림이 더 분명해집니다.

예를 들어 태양계의 큰 형인 목성은 태양을 끌어당겨 좌우로 움직일 수 있습니다. 별이 광원 역할을 하면 변위로 인해 도플러 효과가 발생합니다. 간단히 말해서, 도플러 효과는 파동 특성을 가진 모든 정보 소스가 이동 중에 방출된 파동을 늘리거나 압축하게 한다는 것을 의미합니다. 정보원이 대상에서 멀어지면 파장이 커지고, 정보원이 대상에 가까워지면 파장이 작아집니다.

이것은 우리가 매일 듣는 사이렌 소리와 비슷하다. 멀리서 올 때는 여전히 소리가 매우 약하지만, 경찰차가 다가올수록 사이렌의 파장이 압축되어 즉각적으로 소리가 난다. 더 날카로워집니다. 경찰차가 떠나자 그 소리는 다시 차분해졌습니다. 음파에서는 도플러 효과가 피치의 상승 및 하강으로 나타나는 반면, 광파에서는 광원이 우리로부터 멀어질수록 더 붉어지는 것을 "적색 편이"라고 합니다. 광원이 우리에게 가까울수록 더 푸르게 변하는데, 이를 "블루 시프트"라고 합니다. 이 원리를 아는 천문학자들은 분광계를 사용하여 먼저 대상 별의 흡수 스펙트럼 선을 얻을 수 있습니다. 이 스펙트럼 선은 별의 지문과 같습니다. 그러나 그 옆에 행성이 궤도를 돌면서 우리 방향으로 앞뒤로 흔들리고 있다면, 우리는 별의 흡수 스펙트럼 선이 끊임없이 앞뒤로 움직이는 것을 발견할 것입니다.

스펙트럼 선의 감도가 상당히 높기 때문에 시선 속도 방법은 수백만 광년 떨어진 별에서 초당 1미터의 미세한 움직임을 감지할 수 있습니다. 외계 행성을 발견하는 데 사용될 수 있을 뿐만 아니라 질량도 계산할 수 있습니다. 이 방법으로 51 페가수스 b가 발견되었습니다. 시선 속도 방법은 매우 정확하지만 행성이 별을 끌어당겨 흔들리고 충분히 감지 가능한 도플러 효과를 생성하려면 행성의 별에 대한 중력 중심이 충분히 커야 합니다. 이는 시선속도법이 별에 가까이 있는 목성과 유사한 거대한 행성을 탐지하는 데 가장 적합하다는 것을 의미하며, 이는 '뜨거운 목성'이라는 이름의 유래이기도 하다.

지구처럼 별을 끌고 다닐 만큼 질량이 크지 않은 행성의 경우 조금 무력할 수도 있다. 이러한 상황에 대응하여 천문학자들은 외계 행성을 찾는 또 다른 간단한 방법을 생각했습니다. 통과 방법

'통과 방법'의 원리도 매우 간단합니다. 외계 행성이 자신의 별과 우리 사이를 지나갈 때, 별의 빛은 이에 의해 차단되어 짧은 시간 내에 어두워집니다. 어느 시점에서 행성은 떠난 후 원래 상태로 돌아갑니다. 이 과정을 "통과 이벤트"라고 합니다. 물론 별이 어두워지는 이유는 행성에 의해 가려지는 것 외에도 여러 가지 이유가 있습니다. 예를 들어 대규모 흑점 클러스터(온도가 낮은 영역)가 갑자기 터지거나 일식 쌍성(서로 빛을 가로질러 차단하는 쌍성계)이 혼란을 야기할 수 있습니다. 이러한 이유로 천문학자들은 두 가지 "임계값"을 설정했습니다. 하나는 확인용이고 다른 하나는 검증용입니다.

천체의 질량을 결정할 수 있는 충분한 데이터가 있는지 확인하세요. 검증이란 데이터를 주의 깊게 확인하여 간섭 요인을 제거하는 것을 의미합니다. 이는 매우 지루한 작업입니다. 이러한 데이터를 검증하려면 최소한 별의 통과 사이의 시간이 항상 동일하다는 관찰이 필요합니다. 통과 사이의 시간은 행성의 공전 주기입니다. 주기가 길수록 별에서 멀어집니다. 별의 거리와 스펙트럼을 기반으로 행성이 거주 가능 구역에 있는지 여부도 확인할 수 있습니다. 이 기간 동안 별이 어두워질수록 더 많은 빛이 차단되고 행성이 더 커집니다. 2009년 발사된 NASA의 케플러 우주망원경은 지난 4년 동안 백조자리와 거문고자리의 별이 빛나는 하늘을 바라보며 15만 개의 별들 사이에서 통과 사건을 찾아왔습니다.

2017년 4월 기준으로 우리가 발견할 수 있는 외계 행성은 9,500개에 달하며 그 중 대부분이 거주 가능 구역에 있습니다. 물론 이러한 대량의 데이터는 여전히 천문학자들에 의해 천천히 채굴되고 확인되어야 합니다. 통과 방법에는 치명적인 약점도 있습니다. 즉, 관측되는 행성이 항성과 우리 사이를 통과해야 한다는 것입니다. 이러한 엄격한 요구 사항으로 인해 우리는 소수의 외계 행성만 발견할 수 있었습니다. 시선속도법이든 통과법이든 둘 다 천문학 발전에 있어서 지혜의 빛입니다. 그리고 우리가 점점 더 많은 외계 행성을 발견하게 되면, 여러분은 분명한 사실을 발견하게 될 것입니다: 태양계와 같은 행성계는 정말 드물다는 것입니다.

그러나 광활한 별이 빛나는 하늘과 무한한 우주에는 언제나 우리 마음속에 울려퍼지는 소리 없는 소망이 있다. 또 다른 세상, 또 다른 지구. 우리는 왜 외계 행성을 찾고 싶어 하는가?

진정으로 별을 그리워하는 사람들은 우주에 우리만 존재한다고는 결코 생각하지 않을 것이다. 행성의 기원 뒤에 숨은 물리적 과정을 생각하면서 수십 년 동안 가장 깊은 밤하늘에 단호하게 관심을 돌린 것은 바로 이러한 열정입니다. 오늘, 우주에 대한 새로운 탐험이 이제 막 시작되었습니다. 다른 세계, 다른 지구가 여전히 우리가 발견하기를 기다리고 있습니다. 메이어와 쿠엘로즈의 뛰어난 공헌으로 시작된 외계 행성 탐색 열풍은 결국 우주 탐험의 시작일 뿐이다. 지구 너머에 또 다른 생명체가 존재하는가?

우주에 대한 가장 깊은 생각을 전달하려면 우주의 미지의 세계를 탐험하고 완전히 새로운 세계를 발견하기 위한 열정, 엄격함, 신념을 가지고 이를 전달하기 위한 더 많은 젊은 과학자가 필요합니다.

피블스의 말처럼 “젊은이들이 과학에 대한 사랑을 갖고 이 분야에 진출했으면 좋겠다. 비록 상이 유혹적일지라도 그것이 업계에 진출하는 이유는 아니다. 과학 그 자체." 매력."

마지막으로, "먼지를 우러러보고 별을 향해 손을 내미는" 인류과학의 발전을 위해 큰 열정을 바쳐온 과학자들에게 축하의 말씀을 전하고 싶습니다.