諾貝爾物理學獎 下

Author : Justin Mei 梅嘉牧 / Editor : Jarvis Wang 王詠正
2019年物理獎的另一半頒頒給了Michel Mayor和Didier Queloz對於「系外行星公轉恆星的發現」,得獎的主要原因是此發現讓物理界對於太陽系的誕生有了重新的解釋與定義。

新發現 New Discovery

今年的諾貝爾獎有一個前所未見的發現,這個發現可能會改變各界學者對於宇宙的認知。
我們所熟知的太陽系,類木行星通常在恆星系統的外側,而內側則是類地行星。這次Michel Mayor和Didier Queloz發現一顆以他的恆星(51 Pegasi)命名的「51 Pegasi b」﹔它不僅是首個發現的類太陽恆星的行星,更顛覆了我們對星系運作的定義及認知。
那這顆行星有什麼特別的呢?
  1. 體積是接近地球的1300倍
  2. 質量接近地球的300倍
  3. 非常接近他的恆星,約8百萬公里的距離(地球與太陽之間的距離約為150萬公里)
  4. 表面溫度高達攝氏1000度C
  5. 只需以4天一圈的時間繞行他的恆星51 Pegasi

 

種種跡象都與我們熟知的太陽系不盡相同,但讓學生們更好奇的是: 他們是怎麼被測量出來的?

都卜勒效應 Doppler Effect

 

大家熟知的都卜勒效應是這次計算出運轉周期的關鍵。
有些人可能已經忘記杜卜勒效應所在描述的是甚麼現象,在此跟各位複習一下。

 

 


光譜或聲波的頻率會隨者波原的運動,使不同觀察者接收到的頻率而有所不同


藍移現象 Blue-Shift Effect
  • 觀察者朝物體運動︰視波速變大﹔視波長不變
  • 物體朝觀察者運動︰視波速不變﹔視波長變小
紅移現象 Blue-Shift Effect
  • 觀察者背離物體運動︰視波速變小﹔視波長不變
  • 觀察者背離物體運動︰視波速不變﹔視波長變大

 

 

計算方法 Method of Calculation

因無法直接觀測到51 Pegasi b的軌跡,馬約爾和奎洛茲利用51 Pegasi b和51 Pagasi的相互影響,也就是萬有引力,兩個物質會相引。51 Pagasi也會受到51 Pagasi b的引力引響,而有微服的公轉,藉由這微幅的公轉觀測藍移現象,藉由算出51 Pagasi b公轉一周的時間。
Michel Mayor和Didier Queloz研究對於「系外行星公轉太陽恆星的發現」以及使宇宙學家接受大型行星可以誕生於短周期的公轉軌跡上,而榮獲2019年諾貝爾物理獎。
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