「初中物理一百問」無法觀察到的系外行星是怎麼被發現的?

2021-01-08 好家長學院

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目前人類已知的宇宙半徑約460億光年,這還是人類目前能夠觀測到的,考慮到無法觀測到的部分,宇宙一定更大。宇宙中的有千億個星系團,每個星系團包含了千億個星系,每個星系又包含千億顆恆星,而我們的地球就是這普通恆星中的一顆普通行星。

相對於浩渺的宇宙,人類住在這顆普通的行星上就像住在一個原始山洞中。我們太封閉太渺小,以至於用最先進的太空望遠鏡觀察太陽系外的恆星時,也只能觀察到幾個像素點,而想要觀察到明亮的恆星旁邊是否存在不發光的渺小的行星,就像用肉眼觀察幾公裡外一粒漂浮的塵埃,根本無法看到……

然而,人類的大腦足夠聰明,總是能夠突破各種障礙創造奇蹟。

2019年諾貝爾物理學獎就獎勵了這些聰明的大腦。來自瑞士的物理學家馬約爾和奎羅茲,通過特殊的物理方法,推測出50光年外的「飛馬座51」存在一顆系外行星,這顆系外行星因此被命名為「飛馬座51b」。

而他們使用的基本物理原理,竟然只是初中物理的知識!

馬約爾和奎羅茲尋找行星的方法是這樣的:觀察恆星的「扭動」。行星在恆星萬有引力的作用下圍繞恆星轉動,而行星也會對恆星施加一個反作用力,因此恆星就會在行星的作用力下發生「扭動」現象。這就好像從遠處觀察一個在玩呼啦圈(行星)的胖子(恆星),雖然看不清呼啦圈,但是我們可以通過胖子的扭動來判斷呼啦圈的存在!

馬約爾和奎羅茲是在上世紀90年代發現第一顆系外行星「飛馬座51b」,而目前科學家使用這種方法,並通過專門的克卜勒太空望遠鏡,已經發現了超過4000顆系外行星。可以說,馬約爾和奎羅茲開啟了系外行星探索的「大航海時代」,而這些行星中或許就存在適宜人類生存的星球呢……他們獲得諾貝爾物理學獎當之無愧。

而這麼好的素材當然要出現在樂學一百的物理自主課程裡面。認真學習過」重力「章節內容的同學,看一看能否正確解釋」2019年諾貝爾物理學獎的研究成果「?

當然,除了上面有意思的單元,樂學一百物理自主課程中還有更多更有意思的單元內容等著你挑戰。你準備好了嗎?

另外你在學習和生活中還遇到過什麼有趣的、不能解釋的問題嗎,歡迎留言~

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