12月3日,受新葡萄88805官网王伟教授的科研团队邀请,中国科学院国家天文台刘继峰教授做客“珞珈‘理’堂”,为学院广大师生做了一场生动的科普讲座,介绍了今年诺贝尔物理学奖的科学,讲述了搜寻系外行星和生命的方法和科学意义,介绍国内外科学界在天文领域的可敬成就,描绘了一幅天文学发展的美好画卷。
本次珞珈“理”堂别开生面,在正式讲座前,刘继峰教授为新葡萄88805官网本科生唐宇明、吴岳、詹世宏颁发“国家天文台奖学金”,鼓励同学们在天文学领域积极进取,努力拼搏!
“原子能之父”费米曾提出疑问:“宇宙那么大,为什么没有智慧生命的影子?”中国古代贤者屈原也曾思考:人类是孤独的吗?刘继峰教授展示二十世纪九十年代“旅行者1号”拍下的太阳系“全家福”,从而引出了讲座主题:空旷宇宙中,渺小的地球真的是独一无二的吗?真的没有系外行星与生命吗?我们要如何找到他们呢?
刘继峰教授把这些疑问细化为三大可操作的问题:一是寻找恒星旁的行星系统,二是寻找宜居行星,三是搜寻行星上的生命信号。然而,不管是行星系统,还是宜居行星以及生命信息,超过30光年便极难观测。刘教授启发同学们积极思考“如何观测”这一问题,引得众多学生踊跃发言,提出各种可行方案。在进行轻松愉快的互动后,刘教授向同学们展示了搜寻系外行星的主要方法:一是视向速度法。视向速度是物体朝向视线方向的速度。一个物体的光线在视向速度上会受多普勒效应的支配,退行的物体光波长将增加(红移),而接近的物体光波长将减少(蓝移),从而通过测量行星引起的恒星微弱运动可以发现行星。二是凌星法。在凌星期间,恒星的亮度因前方行星遮掩而减弱,而且这种亮度减弱现象的出现是周期性的,由此便可探知恒星周围有行星存在。
之后,刘继峰教授展示了搜寻系外行星的进展:“统计研究发现,整个银河系中有500亿-1600亿行星,5亿-20亿宜居带类地行星。”刘继峰教授提到《三体》之炎热行星(Alpha Centauri B b)和星球大战中的塔图因星球(Kepler-16b),将行星知识与同学们喜爱的科幻作品相结合,拉近同学们与行星的“距离”。他还展示了众多已观测行星与地球的相似度指数,而计算相似度的基础依赖于高精度的检测,在此,刘继峰教授表现出对中国与西班牙合作研制的大口径望远镜与精确光谱仪的美好期待。
刘继峰教授接着介绍了生命宜居区的概念、可能宜居的系外行星和最像太阳系的系外行星系统,并详细解读了搜寻系外行星与生命的难题,指出目前望远镜能收集的行星信号太弱,无法得到高信噪比的精细光谱,稀疏宽带测光无法确认生命特征,因而需要更大口径的望远镜。
“十年之内,人类可以拥有寻找地外行星及生命的手段。”刘继峰教授展示了中外科学界在技术层面的进展,他认为,在当代存量博弈的全球背景下,天文研究、开采地外资源乃至太空移民是契合国家发展、社会需求的,发展天文学领域已经成为现代大国的标志。
最后,刘继峰教授简要介绍天文学的研究方向,以“两朵乌云”为比喻,巧妙地表达了对天文学领域重大突破的期待。“我们的征途是星辰大海”,刘教授鼓励同学们做好准备迎接挑战,希望在这征途中,能看到各位学子的身影。
互动交流环节中,有同学对刘继峰教授曾提出的“寻找地外行星与生命就是探测液态水”表示疑惑,不少听讲学生纷纷点头,好奇不已,刘继峰教授以自身生活规划为例,提出科研应该先做可以做的,比如探寻需要液态水的生命体,同时思考如何达到暂时无法实现的目标,比如探寻不需要液态水的生命体。同学们还就刘教授最新发表在Nature上有关“黑洞”的研究成果、研究团队、研究过程、望远镜类型提出疑问,刘继峰教授一一解答,会后同学们围绕在刘教授身边积极提问,深入交流。
经历此次“珞珈‘理’堂”,同学们表示受益匪浅,既了解了天文学的前世今生,又得以一窥它的美好未来,希望将来可以参与天文学相关学习与研究,与刘继峰教授并肩作战,为祖国的天文学研究添砖加瓦!