ノーベル物理学賞は太陽系外惑星と宇宙のレシピを発見した科学者にスポットライトを当てる

火曜日の早朝、2019年のノーベル物理学賞は、アメリカの宇宙学者ジム・ピーブルズ氏の「物理宇宙論における理論的発見」と、スイスの科学者ミシェル・マイヨール氏とディディエ・ケロー氏の「太陽型の恒星を周回する太陽系外惑星」の発見により授与された。

ノーベル委員会によると、この賞は宇宙をより深く理解するという共通の指針に基づき、宇宙論と天文学という2つの異なる研究分野を統合したものだ。ピーブルズ氏の宇宙論の研究は、宇宙の起源と進化についての理解を深めるのに役立ち、一方、マイヨール氏とケロー氏の天文学における発見は、宇宙における地球の位置についての理解を深めるのに役立った。

ノーベル委員会のウルフ・ダニエルソン氏は、ジム・ピーブルズのノーベル賞に値する研究の説明を、宇宙論の基本的な要点をとらえた「ビッグバン・セオリー」のテーマソングを引用して始めた。「我々の宇宙全体は高温で高密度の状態にあり、そして約140億年前に膨張が始まった。」

ピーブルズ氏の研究により、宇宙のわずか 5 パーセントが「秩序ある物質」、つまり惑星や恒星のような認識できる物質でできているという認識が生まれました。残りの 95 パーセントは暗黒物質と暗黒エネルギーでできています。ノーベル委員会メンバーのダニエルソン氏は、宇宙の構成を 1 杯のコーヒーに例えています。コーヒー 1 杯は主にコーヒー (暗黒エネルギー) で満たされており、それに「かなりの量」のクリーム (暗黒物質) が加わっています。少量の砂糖は秩序ある物質、つまり私たちが見たり触れたり理解したりできるすべてのものを表しています。ダニエルソン氏は、「この [秩序ある物質] こそが、科学が何千年もの間、今日まで追求してきたものです」と述べています。

ピーブルズ氏は過去 50 年間、宇宙のこうした暗い要素を明らかにするための理論的ツールの開発に取り組んできました。同氏は、1960 年代半ばに発見されて以来、科学者が宇宙の年齢、形状、内容物を識別するのに役立ってきた古代の放射線である宇宙マイクロ波背景放射の重要性を認識した最初の科学者の 1 人です。

「ジェームズ・ピーブルズの理論的発見がなかったら、この20年間にわたるこの放射線の素晴らしい高精度測定からはほとんど何もわからなかっただろう」と委員長のマット・ラーソン氏は語った。

ピーブルズ氏の宇宙論への貢献は主に理論的なものだ。しかし、発表後の記者会見でピーブルズ氏が述べたように、「自然科学の理論は、観測がなければ無意味だ」。物理学賞を共同受賞したスイスの天文学者、マイヨール氏とケロー氏は、太陽に似た恒星を周回する初の太陽系外惑星の実用的観測によって栄誉を受けた。

1995 年 10 月、マヨールとケローは、ペガスス座の太陽のような恒星を周回する、地球から 50 光年離れた 51 Pegasi b を発見しました。彼らは、この新しい惑星が地球と驚くほど異なることを発見しました。木星より 50 パーセント大きく、表面温度が華氏 1800 度で、主星に非常に近い軌道を周回するため、1「年」は地球の 4 日しか続きません。

マヨール氏とケロー氏はドップラー分光法を使ってペガスス座51番星を発見した。大きな惑星が恒星の周りを回ると、恒星は惑星の重力に反応して小さな楕円を描くように動く。地球からは恒星が前後に揺れているように見える。恒星が地球に近づくと、その光は青みがかって見え、遠ざかると赤みがかって見える。この効果は、私たちの位置に応じて光の感じ方が変わることによるものだ。

1995 年の発見以来、天の川銀河では 4,000 個を超える太陽系外惑星が発見され、ガス惑星、巨大なスーパーアース、そして居住不可能な海王星のような惑星など、驚くほど多様な惑星が誕生しました。

ダニエルソン氏によると、マヨール氏とケロズ氏の研究は「私たちの故郷である惑星に対する新たな視点」を与え、現在急成長している太陽系外惑星研究の分野を非公式に始動させるのに役立ったという。もちろん、他にも多くの人々が道を切り開くのを助けた。デール・フレイル氏とアレックス・ウォルシュチャン氏（1992年にパルサー軌道を回る太陽系外惑星を初めて発見）、ブルース・キャンベル氏、ゴードン・ウォーカー氏、スティーブンソン・ヤン氏（1988年に太陽系外惑星ガンマ・ケフェイAbの存在を理論化した）など、ほんの数名を挙げるだけでも数え切れないほどだ。

ノーベル賞の形式に対するよくある批判は、「孤独な天才」科学者という神話を強めているというものだ。悪評高い「3のルール」では、各分野の受賞者は最大3人までと定められているが、ピーブルズ氏は、自分の研究は孤独ではなかったことをすぐに強調した。「最初から、常に同僚がいた」と記者会見で述べた。同氏は、CMB信号の解釈に多大な貢献をしたソ連の科学者ヤコフ・ゼルドビッチ氏に特に注目した。暗黒物質と暗黒エネルギーの謎を少しずつ解明しようと努力したもう一人の著名な科学者は、数年前に亡くなったベラ・ルービン氏だ。（補足：物理学賞を受賞した女性は3人しかいないが、ジム・ピーブルズ氏はこの栄誉を受けた6人目の「ジェームズ」である。

科学は、非常に協力的な組織であるべきであり、この共同賞は、理論的発見と実践的発見の相互作用を称えるためのものである。委員会は次のように説明した。「今年のノーベル物理学賞受賞者は、私たちが想像していたよりもはるかに奇妙で素晴らしい宇宙の姿を描き出しました。」

水曜日に委員会はノーベル化学賞を授与する予定。