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[科普] 15岁中学生,外星行星最年轻的发现者!

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发表于 2015-10-9 20:45 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自:江苏
15岁的时候,你在做什么?, d$ e, ]- O5 _  U5 ~$ l9 e' D; y% T
英国中学生汤姆·华格(Tom Wagg)在15岁那年,发现了太阳系外一颗新的行星。经过长达2年的后续天文观测,天文学家最近证实了这一发现。根据英国基尔大学(Keele University)为此发布的一篇新闻稿,华格成了太阳系外行星发现者中最年轻的一位。
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15岁中学生,外星行星最年轻的发现者!

15岁中学生,外星行星最年轻的发现者!
现年17岁的汤姆·华格,发现了一颗太阳系外的新行星。图片来源:WASP
* C7 j0 x, m: T& ]) x4 M4 d指导华格发现这颗行星的,是基尔大学的天体物理学教授科尔·赫利尔(Coel Hellier)。“在英国,每个中学生年满15周岁,都要参加为期一个星期的所谓‘工作实践’(work experience)。”接受果壳网科学人采访时,赫利尔介绍说,“他们可以任选一份工作去实践,而汤姆因为对科学特别热衷,要求到我们的研究团队来实践。”
+ O3 c- V2 p: T. X( d( E赫利尔领导的研究团队,参与了一个名为“广角行星搜索”的合作项目,简称WASP。这个项目用若干个长焦摄影镜头组成望远镜阵列,扫视夜空,监测数百万颗恒星的亮度,从中寻找蛛丝马迹,以发现太阳系外绕着其他恒星旋转的遥远行星。确切地说,如果有一颗行星绕着某颗恒星旋转,那么当它恰好绕到那颗恒星正前方,遮挡一部分星光的时候,WASP就能观察到这颗恒星的亮度在短时间内略微变暗了一些。这种现象被天文学家称为“凌星”(transit)。. W- R$ E0 B, i+ s
赫利尔让华格参与的“工作实践”,便是在WASP庞大的数据库中寻找这样的凌星。结果,他还真找到了一颗太阳系外行星!
/ O/ }' r6 ]' @/ y# s) {华格的行星被编号为WASP-142b,是WASP项目发现的第142颗太阳系外行星。它位于南天的长蛇座(Hydra)内,距离地球大约1000光年。这颗行星的大小跟太阳系里的木星相当,距离它所环绕的恒星极近,只需要2天时间就能完成一圈公转。相比之下,木星要花差不多12年,才能绕太阳公转一圈。这也意味着,这颗行星的温度极高,至少在1000℃以上,绝对不适合我们所知的生命在那里生存。! F" R8 F0 I! l/ Y

15岁中学生,外星行星最年轻的发现者!

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华格新发现的行星,大小与木星相当,但极其靠近它的恒星,表面温度超高。图片来源:David A. Hardy
& W& O8 ?3 ^+ V$ R& p/ S赫利尔透露,WASP项目迄今发现的100多颗太阳系外行星之中,这是第一颗由前来“工作实践”的中学生发现的行星,其他所有行星都是由研究团队的全职核心成员发现的。他们并没有对外公开招募中学生,只有当地的中学生主动申请时,他们才会视情况决定是否接受他们的“工作实践”。事实上,算上发现行星的华格,他们总共也只接收过3名中学生。+ x' I( ^/ d7 |& Q
那么,普通人有没有机会像华格一样发现自己的太阳系外行星呢?4 r2 g0 Z; x/ @6 H3 w* h. ^& ~1 p
“很遗憾,WASP的数据不太容易获取。”不过,赫利尔建议,果壳网科学人的读者可以试试看NASA的开普勒望远镜,他们把观测数据放在了互联网上,任何人都可以登录他们的网站,参与寻找太阳系外的行星。赫利尔解释说,“NASA之所以能够这么做,是因为他们的资金比我们多得多,可以用来开发面向公众的互动界面!”3 I4 i5 N8 ?3 L
在赫利尔的引荐下,果壳网科学人还对现年17岁、正准备考大学的汤姆·华格进行了采访。
2 w" S1 N, }- R, ]! B科学人:你是怎么知道WASP项目的?为什么选择去那里“工作实践”?
9 |0 m, q2 n) `7 r  S2 ]; M  L; L华格:最开始,是我的中学物理老师给我推荐了WASP项目。我跟他讨论“工作实践”的事情,他就建议我向基尔大学天体物理系申请实习,这样才能参与这个项目。我马上对此产生了兴趣,后来又对这个系和他们的研究作了一番调查。我发现,我们居然有能力观测宇宙中那么遥远的太阳系外行星和其他天体,还能够那么深入地去了解它们,这简直太让人着迷了。这也更增加了我的积极性,决定要去那里“工作实践”。3 m* ]. z2 q% L+ [# Z& l' ~
科学人:分析WASP数据的时候,是什么心情?具体都做了什么?  N! s- f, W* n( T
华格:我当然超级兴奋。我的工作是筛选潜在的“行星候选者”。对于每一个候选者,我都会查看它们的“光变曲线”(Lightcurve),这张图显示了我们从那颗恒星接收到的星光强度随时间的变化。如果星光强度下降,在图上产生一个小“坑”,就可能意味着有一颗行星从恒星前方经过。我要找的,就是星光强度的这种减弱。
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15岁中学生,外星行星最年轻的发现者!

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当行星从恒星前方经过,遮挡部分星光的时候,我们就会看到这颗星星的亮度会略微变暗。图片来源:Mark Garlick, l, k; y4 x0 b+ T
当然,还有许多其他天体,比如双星和变星,也会导致恒星亮度发生变化,产生类似的伪信号。我还必须要做许多检验,比如分析恒星的温度和光度与亮度变暗幅度之间的关系,来判断候选者更可能是哪一类天体。总之,我的工作就是给成千上万个候选者打上标签,注明哪些可能是双星,哪些可能是变星,还有哪些可能真的是行星。0 d# ~0 }# A- ^
科学人:你什么时候知道这颗行星得到了科学家的确认?家人和同学都有什么反应?
" Z4 @3 Q/ D7 L. ^华格:就在几个星期之前,赫利尔教授给我发邮件,告诉我这颗行星已经完全得到了确认。我当时欣喜若狂,直接冲到了楼下,冲着我妈大喊大叫。我们一起又读了一遍邮件,查了一遍确认信息,我们当然都非常开心!我父母和朋友都非常激动,先是觉得不可思议,怀疑这不可能是真的,确认之后又都兴奋不已。; K7 G+ b+ v+ N. l* Q0 a
科学人:你的父母是做什么的?对这一发现有什么影响?
/ `  Y6 q5 N  @! y. ~/ H; T* Z: L华格:我的母亲是当地一所中学的科学老师。她总在家里做一些小实验,比如引力场对所有物体的作用强度都一样,给我展示有趣的科学,让我逐渐对科学着了迷。我的父亲是一名企业家,开了几家细木工制品公司。有时候我觉得自己做的没有别人好,情绪也比较低落,是我爸爸一直鼓励我坚持自己的爱好,这帮助我成为了一个更自信的人,做事情也更加自信,激励我寻找自己真正的潜能。$ Q1 q4 y  R( t3 n" o0 @! M
科学人:你对天文很感兴趣?家人朋友对此怎么看?- K# m8 i; r/ \7 x( G7 w
华格:我对天文非常感兴趣!就像前面已经说过的,借助处在宇宙一隅的我们这颗孤独行星上的那些装备,我们能够观测到那么遥远的天体,能够观测得那么精确,这些信息还能帮助我们更好地理解周围的世界——光是想一想这些,我就非常开心。. o' b' G6 c, J9 y
我还把观星当成是某种时间旅行,因为光从大老远的地方传到地球上需要很长的时间,所以你实际上看到的星光,可能是成千上万年甚至上百万年前发出的,你观测的是那些光发出的时候那个天体的样子。你看到的星星可能已经因为超新星爆炸而不复存在了,可我们还不知道这一点。反过来想一想,比方说有外星人在1000光年外观察地球,他们可能会看到黑斯廷斯战役(Battle of Hastings,英国历史上的一场著名战役,发生于1066年),或者其他历史事件!
9 N- W7 w5 C: }/ j  N作为一名科学老师,我母亲对我能在科学上做出一些发现感到非常自豪,当然家里的其他人也都非常开心和自豪!他们知道我是一个喜欢科学的人,知道我对科学了解很多。我感觉,跟他们讲科学的时候,他们似乎还挺感兴趣的。
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15岁中学生,外星行星最年轻的发现者!

15岁中学生,外星行星最年轻的发现者!
WASP设在南非的望远镜,华格就是分析这台望远镜阵列获取的观测数据,才发现了他的那颗行星。图片来源:WASP
1 P0 k9 Q1 E5 x- p科学人:你认为你自己是nerd吗?会有人因此嘲笑你吗?& ]2 W. p  K: W
华格:有人这么叫过我几次!不过,我可不认为自己是一个nerd,因为我发现这个词更多是用作贬意,还带有一点点攻击性。我更愿意把自己看成是一个热衷于科学、并且对物理特别感兴趣的人。
! l- d. z# @3 b在我年纪更小的时候,偶尔会有一两个同学嘲笑我,但最近已经没有了,因为我觉得自己已经成长了,会以我的兴趣为荣,而不再去掩盖它们——后者才是引得其他人来嘲笑你的真正原因。我觉得,只要愉快地让大家知道我对什么感兴趣,他们就不会再来嘲笑我,因为我看上去很乐意这样做,一点也不会觉得尴尬。
( u5 T: U' {+ x) w- H" Y8 a$ o最好的做法就是,无视那些说三道四的人,以礼待之,保持耐心——只要你对他们的嘲讽没有反应,最终他们都会放弃,转而接受你的想法。' a' D) z. E0 V8 j+ n2 o
科学人:你有时间玩游戏吗?喜欢什么游戏?) A- y1 f4 P' m
华格:当然有,在我的Xbox One上玩。我更喜欢角色扮演类的游戏,比如《上古卷轴V:天际》、《刺客信条》系列,以及《质量效应》系列,因为它们更多地是在讲述一个故事,而且要比《使命召唤》或者《Fifa》系列更耐玩。后面这些游戏,我玩一段时间就觉得重复了。
' T3 g! R" M# n3 W8 F) E! m' p) o1 F科学人:有没有看过《生活大爆炸》?想成为剧中的哪一个角色?- A3 d  p) D) I6 }
华格:我只看过一两集,所以不太了解剧中的角色。不过,有人在开玩笑的时候,确实叫我过一两次“谢耳朵”!
' f" L, `7 y$ D! S& _) ]  p- `科学人:最喜欢的科学家是谁?最喜欢的超级英雄是哪一个?有没有其他的偶像?, t8 V" A3 J0 ^; b
华格:有太多太多的科学家,他们取得的惊人成就都值得一提,我很难从里面挑出一位最喜欢的。如果一定要挑的话,我会选爱因斯坦。我知道这个选择看起来太平常了,但我觉得他的理论和物理方法真的改变了物理学研究领域,而且在我看来,他确实是一位慈祥而又睿智的人。5 |) \7 n4 W) V1 M8 V. M
最喜欢的超级英雄,我会选美国队长。我特别欣赏对他的设定,他是因为善良和无私才被选中赋予了超级能力,而不是因为他有一身蛮力。我觉得,对于塑造一个真正的“英雄”来说,这一点特别重要。
; A4 x2 l; a2 H7 K至于其他偶像,我马上能想到的就只有布赖恩·考克斯(Brian Cox,英国粒子物理学家,科普明星,果壳网科学人曾对他进行过专访)。是他让我对粒子物理产生了浓厚的兴趣,然后又对天体物理产生了兴趣。但我必须要说,对于做出过重要研究却从来没有被媒体曝光过的大多数科学家,我都心怀敬意,他们全都是我的偶像!
3 I6 a; ?- e6 l/ H科学人:中国的高考刚刚结束,许多中学生在为选择大学的专业而头疼。你上大学会选什么专业?最看重哪一点?9 C; p  D( y% X3 h( [
华格:我打算大学选择物理学,先不把自己限制得太死,过几年再从粒子物理和天体物理中选一个专业。现在我还没决定最后会选哪个,因为这两个领域都很让我着迷。再然后,我可能会找一份工作去作科学研究。/ B% Q; v$ @" y+ U; K' d+ t7 b
我觉得,选专业最重要的,就是要选我最喜欢的领域,不要去考虑其他朋友会选什么,哪个专业才能找到好工作,能挣到多少钱——就算你赚到了很多钱,却把大好人生都耗费在一份你根本就不享受的工作上面,那又有什么意义呢?
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致谢:艾麦乐对本文亦有贡献。南通0
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