人类在宇宙中是否真的孤独

    2019年诺贝尔物理学奖公布，今年的奖项颁给了在宇宙学和系外行星领域深耕的三位天文学家。其中，系外行星的研究主要揭示一个重大问题：人类在宇宙中真的孤独吗？

    系外行星就是太阳系以外的行星，跟太阳系类似，系外行星也是围绕着它的恒星运动。1995年10月，马约尔和奎洛兹宣布在类太阳星周围发现了一颗太阳系之外的行星，即系外行星。它是位于我们所处的银河系中飞马座51b。这是一颗气态行星，轨道周期为4.2天。因为质量与木星相当，被称为类木行星。米歇尔和奎洛兹因为这一发现获得2019年的诺贝尔物理学奖，与从事物理宇宙学理论研究的詹姆斯·皮布尔斯平分秋色。

    为什么观测到一颗星就可以得诺奖？早在1992年天文学家就发现了第一颗系外行星，但为什么诺贝尔物理学奖仍然会发给马约尔和奎洛兹呢？

    首先是1992年发现的主星是脉冲星，因其极其特殊的环境使得它周围存在系外生命的可能性基本为零，所以未引起公众的关注。而1995年马约尔和奎洛兹发现的这颗是围绕在类太阳星周围，这满足了人们期望在太阳系外寻找另一个“地球”的想象。

    千百年来人们一直有个疑问：人类在宇宙中是不是孤独存在的？这次发现为系外生命的搜寻迈出了坚定的一步，打开了人类进行系外生命探测的大门，是一个里程碑式的进展。因此，人们往往会把“人类发现的第一颗系外行星”这一殊荣落到飞马座51b的头上，但是准确地说，飞马座51b是人类发现的第一颗围绕类太阳恒星运行的系外行星。

    之前人们对行星的认识仅局限于太阳系内八大行星，1995年马约尔和奎洛兹的发现为人们打开了一个新领域。

    此后的二十多年，天文学家共发现了4000多颗系外行星，它们有着各种各样的轨道、周期等，差异之大令人难以置信，多种多样系外行星的发现也挑战了人们对于行星系统的传统观念。我们最终的目标是发现一个或者多个可供人类居住的“地球”，为将来人类进行星级移民寻找目标，以及寻找宇宙中是否还有其他生命。

    1995年第一颗在类太阳星周围发现的系外行星开辟了人类系外行星探测的新纪元，欧美等发达国家在这一领域部署了大批研究人员，也投入大量研究经费。但在茫茫宇宙中探索太阳系外行星，进而探索系外生命和系外文明这一重要天文研究领域不能缺少中国人的身影。比如，中国科学院国家天文台赵刚研究员领导的研究小组，在国内率先利用国家天文台2.16米望远镜开展系外行星进行搜寻，并于2008年发现第一颗利用中国自主设备探测的太阳系外行星，开启了中国天文工作者利用自己的观测设备搜寻系外行星的探索和研究。2.16米高分辨率光纤光谱仪预期可以达到好于1m/s的探测精度，可以探测到超级地球乃至类地行星。

    对于系外行星的研究有很多目的，一是为人类寻找下一个居住的家园；二是研究这些系外行星系统其实就是研究太阳系的过去和未来；三是完善行星形成理论。比如，1995年发现的这颗行星离恒星很近，温度很高，在如此高温下行星无法形成。1996年著名天文学家林潮等人提出了行星迁移的解释，认为这颗行星是在距离恒星较远的地方形成，然后迁移到了现在的位置。国外对系外行星的研究已经如火如荼，而我国才刚刚开始。要说的是，目前对系外行星的观测集中在光学波段，得到的是行星轨道和质量等信息，我国的天眼望远镜将对系外行星的射电波段进行观测，有望得到系外行星的内部结构和组成等信息。

    许多孩子对星空好奇。在宇宙面前人类永远是孩子，人类对宇宙的探索永无止境。很多问题都还是未解之谜，希望更多有兴趣的人加入对天文的研究，加入对系外行星的研究，为人类找到答案。

    （作者：刘玉娟，系中国科学院国家天文台星云计划研究员；魏星，系北京师范大学天文系教授）