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珞珈“理”堂|劉繼峰:搜尋系外行星和生命

來源:  發布時間:2019-12-04 10:14:52 點擊次數:


12月3日,受物理科學與技術學院王偉教授的科研團隊邀請,中國科學院國家天文臺劉繼峰教授做客“珞珈‘理’堂”,為學院廣大師生做了一場生動的科普講座,介紹了今年諾貝爾物理學獎的科學,講述了搜尋系外行星和生命的方法和科學意義,介紹國內外科學界在天文領域的可敬成就,描繪了一幅天文學發展的美好畫卷。

 

本次珞珈“理”堂別開生面,在正式講座前,劉繼峰教授為物理科學與技術學院本科生唐宇明、吳岳、詹世宏頒發“國家天文臺獎學金”,鼓勵同學們在天文學領域積極進取,努力拼搏!

 

“原子能之父”費米曾提出疑問:“宇宙那么大,為什么沒有智慧生命的影子?”中國古代賢者屈原也曾思考:人類是孤獨的嗎?劉繼峰教授展示二十世紀九十年代“旅行者1號”拍下的太陽系“全家福”,從而引出了講座主題:空曠宇宙中,渺小的地球真的是獨一無二的嗎?真的沒有系外行星與生命嗎?我們要如何找到他們呢?

劉繼峰教授把這些疑問細化為三大可操作的問題:一是尋找恒星旁的行星系統,二是尋找宜居行星,三是搜尋行星上的生命信號。然而,不管是行星系統,還是宜居行星以及生命信息,超過30光年便極難觀測。劉教授啟發同學們積極思考“如何觀測”這一問題,引得眾多學生踴躍發言,提出各種可行方案。在進行輕松愉快的互動后,劉教授向同學們展示了搜尋系外行星的主要方法:一是視向速度法。視向速度是物體朝向視線方向的速度。一個物體的光線在視向速度上會受多普勒效應的支配,退行的物體光波長將增加(紅移),而接近的物體光波長將減少(藍移)從而通過測量行星引起的恒星微弱運動可以發現行星。二是凌星法。在凌星期間,恒星的亮度因前方行星遮掩而減弱,而且這種亮度減弱現象的出現是周期性的,由此便可探知恒星周圍有行星存在。

之后,劉繼峰教授展示了搜尋系外行星的進展:“統計研究發現,整個銀河系中有500-1600億行星,5億-20億宜居帶類地行星。 劉繼峰教授提到《三體》之炎熱行星(Alpha Centauri B b)和星球大戰中的塔圖因星球(Kepler-16b),將行星知識與同學們喜愛的科幻作品相結合,拉近同學們與行星的“距離”他還展示了眾多已觀測行星與地球的相似度指數,而計算相似度的基礎依賴于高精度的檢測,在此,劉繼峰教授表現出對中國與西班牙合作研制的大口徑望遠鏡與精確光譜儀的美好期待。

劉繼峰教授接著介紹了生命宜居區的概念、可能宜居的系外行星和最像太陽系的系外行星系統,并詳細解讀了搜尋系外行星與生命的難題,指出目前望遠鏡能收集的行星信號太弱,無法得到高信噪比的精細光譜,稀疏寬帶測光無法確認生命特征,因而需要更大口徑的望遠鏡。

“十年之內,人類可以擁有尋找地外行星及生命的手段。”劉繼峰教授展示了中外科學界在技術層面的進展,他認為,在當代存量博弈的全球背景下,天文研究、開采地外資源乃至太空移民是契合國家發展、社會需求的,發展天文學領域已經成為現代大國的標志。

    最后,劉繼峰教授簡要介紹天文學的研究方向,以“兩朵烏云”為比喻,巧妙地表達了對天文學領域重大突破的期待。“我們的征途是星辰大海”,劉教授鼓勵同學們做好準備迎接挑戰,希望在這征途中,能看到各位學子的身影。

    

    互動交流環節中,有同學對劉繼峰教授曾提出的“尋找地外行星與生命就是探測液態水”表示疑惑,不少聽講學生紛紛點頭,好奇不已,劉繼峰教授以自身生活規劃為例,提出科研應該先做可以做的,比如探尋需要液態水的生命體,同時思考如何達到暫時無法實現的目標,比如探尋不需要液態水的生命體。同學們還就劉教授最新發表在Nature上有關“黑洞”的研究成果、研究團隊、研究過程、望遠鏡類型提出疑問,劉繼峰教授一一解答,會后同學們圍繞在劉教授身邊積極提問,深入交流。

 

    經歷此次“珞珈‘理’堂”,同學們表示受益匪淺,既了解了天文學的前世今生,又得以一窺它的美好未來,希望將來可以參與天文學相關學習與研究,與劉繼峰教授并肩作戰,為祖國的天文學研究添磚加瓦!

 

文字/蔡其晏 黃閩鎬

攝影/王燕寧

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