图:M. McCaughrean(欧洲空间局)/ 欧南台,2012 / Wikimedia Commons / CC BY 4.0
迪迪埃·奎洛兹
Didier Queloz1966–今 · 生于瑞士日内瓦 · 瑞士
博士生第二年,他手里的数据说有一颗行星四天绕一圈——而这不该发生
诺贝尔物理学奖 2019 发现一颗围绕类太阳恒星运行的系外行星
发现 51 飞马座 b 的那份数据,是一个博士生在处理。
奎洛兹 1992 年进日内瓦大学跟马约尔读博,任务不是找行星,而是把 ELODIE 摄谱仪的数据处理做到极限——怎么定标、怎么扣除仪器漂移、怎么判断一个信号是恒星本身的动静还是别的什么。
最不敢信的是自己
1994 年秋天,51 飞马座的曲线上出现了周期四天多、幅度每秒 59 米的规则摆动。
一个博士生面对这种结果,第一反应必须是「大概率是我错了」。可能的假象有一长串:摄谱仪的温度漂移、恒星表面的脉动、黑子随自转进出视野造成的谱线畸变——每一样都能伪造出周期信号。
他花了几个月把这些一一排除,包括后来成为标准做法的那一类检验:看谱线轮廓本身有没有跟着变形。恒星在装神弄鬼时,谱线的形状会变;真有行星在拖它时,谱线只是整体平移。
1995 年论文发表,他同年拿到博士学位。学位论文里那颗行星,此后改写了整个领域。
把方法逼到更细
发现之后他没有去追热闹,而是继续磨仪器。
1998 年他主持把改进版的 CORALIE 装上智利的欧拉望远镜;2000 年起担任 HARPS 的项目科学家,这台给欧南台 3.6 米望远镜配的摄谱仪在 2003 年做到每秒 1 米的精度,此后海王星质量、超级地球接连被找出来。
他早年就指出了这条路上的主要障碍:恒星活动。恒星不是安静的球,黑子与磁活动会伪造出行星信号,也会淹没真信号。怎么用可观测的代理量把两者分开,是他写的那篇被反复引用的方法论文。今天任何一篇基于视向速度的行星论文,都得处理这件事。
还差一个量级
视向速度给的是质量,凌星给的是半径。2000 年首次观测到系外行星凌星之后,两种方法合起来才第一次算出了行星的密度——气态还是岩石,从此可以判断。
现在的目标是找到真正的地球孪生兄弟。难在哪里?木星让太阳每秒晃动 12 米,地球只让它晃动 9 厘米。1995 年的精度是每秒 13 米,今天最好的仪器在每秒几十厘米。
差的那一个量级,就是「另一个地球」与「已知的几千颗行星」之间的距离。
代表方程
凌星的亮度亏损
若行星恰好从恒星面前经过,挡掉的光正比于两者半径之比的平方。木星大小的行星掠过太阳大小的恒星,亮度只降百分之一;地球大小的只降万分之零点八。视向速度给出质量,凌星给出半径,两者合起来才能算密度——行星到底是气态还是岩石,从此有了答案。
还差多少才能看见另一个地球
木星让太阳每秒晃动约 12 米,地球只让它晃动约 9 厘米。1995 年的仪器精度是每秒 13 米,2003 年的 HARPS 做到每秒 1 米,而找到真正的地球孪生兄弟需要再提高一个量级。这个差距,是他后半段职业生涯一直在追的东西。
伟大发现
出处
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