O cosmologista canadense-americano James Peebles e os astrônomos suíços Michel Mayor e Didier Queloz ganharam na terça-feira o Prêmio Nobel de Física por pesquisas que aumentam a compreensão de nosso lugar no Universo.

Peebles ganhou metade do prêmio "por descobertas teóricas que contribuíram para a nossa compreensão de como o Universo evoluiu após o Big Bang, "professor Goran Hansson, secretário-geral da Real Academia Sueca de Ciências, disse uma entrevista coletiva.

Prefeito e Queloz dividiram a outra metade para a primeira descoberta, em outubro de 1995, de um planeta fora do nosso sistema solar - um exoplaneta - orbitando uma estrela semelhante ao Sol na Via Láctea.

"Suas descobertas mudaram para sempre nossas concepções do mundo, "disse o júri.

Desenvolvido ao longo de duas décadas desde meados da década de 1960, O referencial teórico de Peebles é "a base de nossas idéias contemporâneas sobre o Universo".

Peebles se baseou no trabalho de Albert Einstein sobre as origens do Universo, olhando para os milênios imediatamente após o Big Bang, quando os raios de luz começaram a disparar para o espaço.

Usando ferramentas teóricas e cálculos, ele traçou uma ligação entre a temperatura da radiação emitida após o Big Bang e a quantidade de matéria que ela criou.

'Assunto desconhecido'

Seu trabalho mostrou que o assunto conhecido por nós, como estrelas, planetas, e nós mesmos - constituímos apenas 5% do universo, enquanto os outros 95 por cento são compostos de "matéria escura desconhecida e energia escura".

Em uma entrevista por telefone, Peebles disse que o que esses elementos realmente são ainda é uma questão em aberto.

"Embora a teoria seja exaustivamente testada, ainda devemos admitir que a matéria escura e a energia escura são misteriosas, "Disse Peebles.

Falando na Universidade de Princeton mais tarde, ele acrescentou que suas idéias não eram a "resposta final".

"Podemos ter certeza de que, à medida que descobrimos novos aspectos do universo em expansão e evolução, ficaremos surpresos e maravilhados mais uma vez, " ele disse.

Peebles, 84, é Albert Einstein Professor de Ciências da Universidade de Princeton, nos Estados Unidos, enquanto prefeito, 77, e Queloz, 53, são professores da Universidade de Genebra. Queloz também trabalha na Universidade de Cambridge, na Grã-Bretanha.

Usando instrumentos feitos sob medida em seu observatório no sul da França em outubro de 1995, Mayor e Queloz foram capazes de detectar uma bola gasosa de tamanho semelhante ao de Júpiter, orbitando uma estrela a 50 anos-luz de nosso próprio sol.

Aproveitando um fenômeno conhecido como efeito Doppler, que muda a cor da luz dependendo se um objeto está se aproximando ou se afastando da Terra, o par provou o planeta, conhecido como 51 Pegasus b, estava orbitando sua estrela.

'Ponta do iceberg'

"Estranhos mundos ainda estão sendo descobertos, "observou o júri do Nobel, desafiando nossas idéias preconcebidas sobre os sistemas planetários e "forçando os cientistas a revisar suas teorias dos processos físicos por trás das origens dos planetas".

Mayor era um professor da Universidade de Genebra e Queloz era seu aluno de doutorado quando fizeram a descoberta que "iniciou uma revolução na astronomia, "e desde então mais de 4, 000 exoplanetas foram encontrados em nossa galáxia.

"O que detectamos há 25 anos foi apenas a ponta do iceberg, "Queloz disse à AFP.

A notícia do prêmio foi um choque para Queloz, embora outros tenham especulado que sua descoberta era digna da honra.

"Quando fizemos a descoberta, muito cedo muitas pessoas me disseram que seria uma descoberta do Prêmio Nobel. Por 25 anos as pessoas continuaram dizendo isso e em algum momento eu apenas disse que, afinal, isso não vai ganhar o Prêmio Nobel, " ele disse.

O prêmio consiste em uma medalha de ouro, um diploma e a soma de nove milhões de coroas suecas (cerca de US $ 914, 000 ou 833, 000 euros).

O trio receberá o prêmio do Rei Carl XVI Gustaf em uma cerimônia formal em Estocolmo no dia 10 de dezembro, o aniversário da morte de 1896 do cientista Alfred Nobel que criou os prêmios em seu testamento e testamento.

Em 2018, a honra foi para Arthur Ashkin dos EUA, Gerard Mourou, da França, e Donna Strickland, dos Estados Unidos, pelas invenções a laser usadas em instrumentos de precisão avançada em cirurgia corretiva ocular e na indústria.

A temporada do Nobel deste ano começou na segunda-feira com o Prêmio de Medicina concedido aos americanos William Kaelin e Gregg Semenza, e Peter Ratcliffe da Grã-Bretanha.

Eles foram homenageados pela pesquisa sobre como as células humanas sentem e se adaptam às mudanças nos níveis de oxigênio, que abre novas estratégias para combater doenças como o câncer e a anemia.

Os vencedores do Prêmio de Química deste ano serão anunciados na quarta-feira.

O Prêmio de Literatura acontecerá na quinta-feira, com dois laureados a serem coroados depois que um escândalo de assédio sexual forçou a Academia Sueca a adiar o prêmio de 2018, pela primeira vez em 70 anos.

Na sexta-feira, a ação segue para a Noruega, onde o Prêmio da Paz é concedido, com agenciadores de apostas apoiando a ativista sueca adolescente pelo clima Greta Thunberg.

O Prêmio de Economia encerra a temporada do Nobel na segunda-feira, 14 de outubro.

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Comunicado de imprensa:Prêmio Nobel de Física 2019

A Real Academia de Ciências da Suécia decidiu conceder o Prêmio Nobel de Física 2019

"pelas contribuições para a nossa compreensão da evolução do universo e do lugar da Terra no cosmos"

com uma metade para

James Peebles
Universidade de Princeton, EUA

"para descobertas teóricas em cosmologia física"

e a outra metade em conjunto com

Michel Mayor
Universidade de Genebra, Suíça

e

Didier Queloz
Universidade de Genebra, Suíça
Universidade de Cambridge, Reino Unido

"para a descoberta de um exoplaneta orbitando uma estrela do tipo solar"

Novas perspectivas sobre nosso lugar no universo

O Prêmio Nobel de Física deste ano recompensa uma nova compreensão da estrutura e história do universo, e a primeira descoberta de um planeta orbitando uma estrela do tipo solar fora de nosso sistema solar.

Os insights de James Peebles sobre a cosmologia física enriqueceram todo o campo de pesquisa e estabeleceram uma base para a transformação da cosmologia nos últimos cinquenta anos, da especulação à ciência. Seu referencial teórico, desenvolvido desde meados da década de 1960, é a base de nossas idéias contemporâneas sobre o universo.

O modelo do Big Bang descreve o universo desde seus primeiros momentos, quase 14 bilhões de anos atrás, quando estava extremamente quente e denso. Desde então, o universo tem se expandido, tornando-se maior e mais frio. Quase 400, 000 anos após o Big Bang, o universo tornou-se transparente e os raios de luz foram capazes de viajar através do espaço. Ainda hoje, esta radiação antiga está ao nosso redor e, codificado nele, muitos dos segredos do universo estão se escondendo. Usando suas ferramentas teóricas e cálculos, James Peebles foi capaz de interpretar esses vestígios desde a infância do universo e descobrir novos processos físicos.

Os resultados nos mostraram um universo em que apenas cinco por cento do seu conteúdo é conhecido, a matéria que constitui as estrelas, planetas, árvores - e nós. O resto, 95 por cento, é matéria escura e energia escura desconhecidas. Este é um mistério e um desafio para a física moderna.

Em outubro de 1995, Michel Mayor e Didier Queloz anunciaram a primeira descoberta de um planeta fora do nosso sistema solar, um exoplaneta, orbitando uma estrela do tipo solar em nossa galáxia, a via Láctea. No Observatório Haute-Provence, no sul da França, usando instrumentos feitos sob medida, eles foram capazes de ver o planeta 51 Pegasi b, uma bola gasosa comparável ao maior gigante gasoso do sistema solar, Júpiter.

Esta descoberta iniciou uma revolução na astronomia e mais de 4, Desde então, 000 exoplanetas foram encontrados na Via Láctea. Novos mundos estranhos ainda estão sendo descobertos, com uma incrível variedade de tamanhos, formas e órbitas. Eles desafiam nossas idéias preconcebidas sobre os sistemas planetários e estão forçando os cientistas a revisar suas teorias dos processos físicos por trás da origem dos planetas. Com vários projetos planejados para começar a procurar exoplanetas, podemos eventualmente encontrar uma resposta para a eterna questão de saber se existe outra vida lá fora.

Os laureados deste ano transformaram nossas idéias sobre o cosmos. Enquanto as descobertas teóricas de James Peebles contribuíram para a nossa compreensão de como o universo evoluiu após o Big Bang, Michel Mayor e Didier Queloz exploraram nossos bairros cósmicos em busca de planetas desconhecidos. Suas descobertas mudaram para sempre nossas concepções do mundo.

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Formação científica popular

Novas perspectivas sobre nosso lugar no universo

O Prêmio Nobel de Física 2019 recompensa uma nova compreensão da estrutura e história do universo, e a primeira descoberta de um planeta orbitando uma estrela do tipo solar fora de nosso sistema solar. Os laureados deste ano contribuíram para responder a questões fundamentais sobre a nossa existência. O que aconteceu na primeira infância do universo e o que aconteceu a seguir? Poderia haver outros planetas lá fora, orbitando outros sóis?

James Peebles assumiu o cosmos, com seus bilhões de galáxias e aglomerados de galáxias. Seu referencial teórico, que ele desenvolveu ao longo de duas décadas, começando em meados da década de 1960, é a base de nossa compreensão moderna da história do universo, desde o Big Bang até os dias atuais. As descobertas de Peebles levaram a percepções sobre nosso ambiente cósmico, em que a matéria conhecida compreende apenas cinco por cento de toda a matéria e energia contida no universo. Os 95 por cento restantes estão escondidos de nós. Este é um mistério e um desafio para a física moderna.

Michel Mayor e Didier Queloz exploraram nossa galáxia natal, a via Láctea, procurando mundos desconhecidos. Em 1995, eles fizeram a primeira descoberta de um planeta fora do nosso sistema solar, um exoplaneta, orbitando uma estrela do tipo solar. A descoberta deles desafiou nossas idéias sobre esses mundos estranhos e levou a uma revolução na astronomia. Os mais de 4, 000 exoplanetas conhecidos são surpreendentes em sua riqueza de formas, como a maioria desses sistemas planetários não se parecem em nada com o nosso, com o Sol e seus planetas. Essas descobertas levaram os pesquisadores a desenvolver novas teorias sobre os processos físicos responsáveis ​​pelo nascimento dos planetas.

A cosmologia do Big Bang começa

As últimas cinco décadas foram uma era de ouro para a cosmologia, o estudo da origem e evolução do universo. Na década de 1960, foi lançada uma fundação que mudaria a cosmologia da especulação para a ciência. A pessoa-chave nesta transição foi James Peebles, cujas descobertas decisivas colocam a cosmologia firmemente no mapa científico, enriquecendo todo o campo de pesquisa. Seu primeiro livro, Cosmologia Física (1971), inspirou toda uma nova geração de físicos a contribuir para o desenvolvimento do assunto, não apenas por meio de considerações teóricas, mas com observações e medições. A ciência e nada mais responderiam às questões eternas sobre de onde viemos e para onde vamos; a cosmologia foi libertada de conceitos humanos como fé e significado. Isso ecoa as palavras de Albert Einstein do início do século passado, sobre como o mistério do mundo é sua compreensibilidade.

A história do universo, uma narrativa científica da evolução do cosmos, só é conhecido há cem anos. Antes desta, o universo era considerado estacionário e eterno, mas na década de 1920 os astrônomos descobriram que todas as galáxias estão se afastando umas das outras e de nós. O universo está crescendo. Agora sabemos que o universo de hoje é diferente do de ontem e que será diferente amanhã.

O que os astrônomos viram nos céus já havia sido previsto pela teoria geral da relatividade de Albert Einstein de 1916, aquele que agora é a base de todos os cálculos em grande escala sobre o universo. Quando Einstein descobriu que a teoria levou à conclusão de que o espaço está se expandindo, ele acrescentou uma constante a suas equações (a constante cosmológica) que contrabalançaria os efeitos da gravidade e faria o universo parar. Mais de uma década depois, uma vez que a expansão do universo foi observada, essa constante não era mais necessária. Einstein considerou isso o maior erro de sua vida. Mal sabia ele que a constante cosmológica faria um retorno magnífico à cosmologia na década de 1980, não menos importante através das contribuições de James Peebles.

Os primeiros raios do universo revelam todos

A expansão do universo significa que ele já foi muito mais denso e quente. Em meados do século 20, seu nascimento foi denominado Big Bang. Ninguém sabe o que realmente aconteceu no início, mas o universo primitivo estava cheio de um compacto, sopa de partículas quentes e opacas em que as partículas de luz, fótons, apenas quicando.

Demorou quase 400, 000 anos de expansão para resfriar essa sopa primordial a alguns milhares de graus Celsius. As partículas originais foram capazes de se combinar, formando um gás transparente que consistia principalmente de átomos de hidrogênio e hélio. Os fótons agora começaram a se mover livremente e a luz foi capaz de viajar pelo espaço. Esses primeiros raios ainda preenchem o cosmos. A expansão do espaço esticou as ondas de luz visíveis, de modo que elas acabaram na faixa de microondas invisíveis, com um comprimento de onda de alguns milímetros.

O brilho do nascimento do universo foi capturado pela primeira vez por acaso, em 1964, por dois radioastrônomos americanos:os ganhadores do Prêmio Nobel de 1978, Arno Penzias e Robert Wilson. Eles não conseguiam se livrar do "ruído" constante que sua antena captava de todos os lugares do espaço, então eles procuraram uma explicação no trabalho de outros pesquisadores, incluindo James Peebles, que havia feito cálculos teóricos desta radiação de fundo onipresente. Depois de quase 14 bilhões de anos, sua temperatura caiu para quase zero absoluto (–273 ° C). O grande avanço veio quando Peebles percebeu que a temperatura da radiação poderia fornecer informações sobre quanta matéria foi criada no Big Bang, e compreendeu que a liberação dessa luz desempenhou um papel decisivo em como a matéria poderia mais tarde se aglomerar para formar as galáxias e aglomerados de galáxias que agora vemos no espaço.

A descoberta da radiação de microondas deu início a uma nova era da cosmologia moderna. A antiga radiação da infância do universo tornou-se uma mina de ouro que contém as respostas para quase tudo que os cosmologistas desejam saber. Quão velho é o universo? Qual é o seu destino? Quanta matéria e energia existem?

Os cientistas podem encontrar vestígios dos primeiros momentos do universo neste arrebatamento frio, pequenas variações propagando-se como ondas sonoras por meio daquela sopa primordial. Sem essas pequenas variações, o cosmos teria esfriado de uma bola de fogo quente a um vazio frio e uniforme. Sabemos que isso não aconteceu, que o espaço está cheio de galáxias, frequentemente reunidos em aglomerados de galáxias. The background radiation is smooth in the same way that the ocean's surface is smooth; the waves are visible close up, ripples that reveal the variations in the early universe.

Time after time, James Peebles has led the interpretation of these fossil traces from the earliest epochs of the universe. With astounding accuracy, cosmologists were able to predict variations in the background radiation and show how they affect the matter and energy in the universe.

The first major observational breakthrough came in April 1992, when principal investigators at the American COBE satellite project presented an image of the first rays of light in the universe (Nobel Prize in Physics 2006 to John Mather and George Smoot). Other satellites, the American WMAP and European Planck, gradually refined this portrait of the young universe. Exactly as predicted, the background radiation's otherwise even temperature varied by one hundred-thousandth of a degree. With increasing precision, the theoretical calculations of the matter and energy contained in the universe were confirmed, with the majority of it, 95 per cent, invisible to us.

Dark matter and dark energy – cosmology's greatest mysteries

Since the 1930s, we have known that all we can see is not all there is. Measurements of galaxies' rotational speeds indicated that they must be held together by gravity from invisible matter, otherwise they would be torn apart. It was also thought that this dark matter played an important role in the origin of galaxies, long before the primordial soup relaxed its hold on the photons.

The composition of dark matter remains one of cosmology's greatest mysteries. Scientists long believed that already-known neutrinos could constitute this dark matter, but the unimaginable numbers of low-mass neutrinos that cross space at almost the speed of light are far too fast to help hold matter together. Em vez de, in 1982, Peebles proposed that heavy and slow particles of cold dark matter could do the job. We are still searching for these unknown particles of cold dark matter, which avoid interacting with already known matter and comprise 26 per cent of the cosmos.

According to Einstein's general theory of relativity, the geometry of space is interconnected with gravity – the more mass and energy the universe contains, the more curved space becomes. At a critical value of mass and energy, the universe does not curve. This type of universe, in which two parallel lines will never cross, is usually called flat. Two other options are a universe with too little matter, which leads to an open universe in which parallel lines eventually diverge, or a closed universe with too much matter, in which parallel lines will ultimately cross.

Measurements of cosmic background radiation, as well as theoretical considerations, provided a clear answer – the universe is flat. Contudo, the matter it contains is only enough for 31 per cent of the critical value, of which 5 per cent is ordinary matter and 26 per cent is dark matter. Most of it, 69 per cent, was missing. James Peebles once again provided a radical solution. In 1984, he contributed to reviving Einstein's cosmological constant, which is the energy of empty space. This has been named dark energy and fills 69 per cent of the cosmos. Along with cold dark matter and ordinary matter, it is enough to support the idea of a flat universe.

Dark energy remained just a theory for 14 years, until the universe's accelerating expansion was discovered in 1998 (Nobel Prize in Physics 2011 to Saul Perlmutter, Brian Schmidt and Adam Riess). Something other than matter must be responsible for the increasingly rapid expansion – an unknown dark energy is pushing it. De repente, this theoretical addendum became a reality that could be observed in the heavens.

Both dark matter and dark energy are now among the greatest mysteries in cosmology. They only make themselves known through the impact they have on their surroundings – one pulls, the other pushes. De outra forma, not much is known about them. What secrets are concealed in this dark side of the universe? What new physics is hidden behind the unknown? What else will we discover in our attempts to solve the mysteries of space?

The first planet orbiting another sun

Most cosmologists now agree that the Big Bang model is a true story about the origin and development of the cosmos, despite only five per cent of its matter and energy now being known. This tiny slice of matter eventually clumped together to make everything we see around us – stars, planetas, trees and flowers, and humans too. Are we alone in gazing out on the cosmos? Is there life anywhere else in space, on a planet orbiting another sun? Ninguém sabe. But we now know that our Sun is not alone in having planets, and that most of the several hundred billion stars in the Milky Way should also have accompanying planets. Astronomers now know of more than 4, 000 exoplanets. Strange new worlds have been discovered, nothing like our own planetary system. The first was so peculiar that almost no one believed it was true; the planet was too big to be so close to its host star.

Michel Mayor and Didier Queloz announced their sensational discovery at an astronomy conference in Florence, Itália, on 6 October 1995. It was the first planet proven to be orbiting a solar-type star. The planet, 51 Pegasi b, moves rapidly around its star, 51 Pegasi, which is 50 light years from the Earth. It takes four days to complete its orbit, which means that its path is close to the star – only eight million kilometres from it. The star heats the planet to more than 1, 000°C. Things are considerably calmer on Earth, which has a year-long orbit around the Sun at a distance of 150 million kilometres.

The newly discovered planet also turned out to be surprisingly large – a gaseous ball that is comparable to the solar system's biggest gas giant, Jupiter. Compared to the Earth, Jupiter's volume is 1, 300 times greater and it weighs 300 times as much. According to previous ideas about how planetary systems are formed, Jupiter-sized planets should have been created far from their host stars, and consequently take a long time to orbit them. Jupiter takes almost 12 years to complete one circuit of the Sun, so 51 Pegasi b's short orbital period was a complete surprise to exoplanet hunters. They had been looking in the wrong place.

Almost immediately after this revelation, two American astronomers, Paul Butler and Geoffrey Marcy, turned their telescope towards the star 51 Pegasi and were soon able to confirm Mayor and Queloz's revolutionary discovery. Just a few months later they found two new exoplanets orbiting solar-type stars. Their short orbital periods were handy for astronomers who did not need to wait months or years to see an exoplanet orbit its sun. Now they had time to watch the planets take one lap after another.

How had they got so close to the star? The question challenged the existing theory of planetary origins and led to new theories that described how large balls of gas were created at the edges of their solar systems, then spiralled inward towards the host star.

Refined methods led to the discovery

Sophisticated methods are necessary to track an exoplanet – planets do not glow by themselves, they simply reflect the starlight so weakly that their glow is smothered by the bright light of the host star. The method used by research groups to find a planet is called the radial velocity method; it measures the movement of the host star as it is affected by the gravity of its planet. As the planet orbits around its star, the star also moves slightly – they both move around their common centre of gravity. From the observation point on Earth, the star wobbles backwards and forwards in the line of sight.

The speed of this movement, the radial velocity, can be measured using the well-known Doppler effect – light rays from an object moving towards us are bluer and, if the object is moving away from us, the rays are redder. This is the same effect we hear when the sound of an ambulance increases in pitch as it moves towards us and decreases in pitch when the ambulance has passed.

The effect of the planet thus alternately changes the colour of the star's light towards blue or red; it is these alterations in the wavelength of the light that astronomers capture with their instruments. The changes in colour can be precisely determined by measuring the star's light wavelengths, providing a direct measure of its velocity in the line of sight.

The biggest challenge is that the radial velocities are extremely low. Por exemplo, Jupiter's gravity makes the Sun move at about 12 m/s around the solar system's centre of gravity. The Earth contributes just 0.09 m/s, which places extraordinary demands on the equipment's sensitivity if Earth-like planets are to be discovered. To increase precision, astronomers measure several thousand wavelengths simultaneously. The light is divided into the various wavelengths using a spectrograph, which is at the heart of these measurements.

In the early 1990s, when Didier Queloz started his research career at the University of Geneva, Michel Mayor had already spent many years studying the movement of the stars, constructing his own measuring instruments with the help of other researchers. In 1977, Mayor was able to mount his very first spectrograph on a telescope at the Haute-Provence Observatory, 100 km northeast of Marseille. This allowed a lower limit of velocities around 300 m/s, but this was still too high to see a planet pulling on its star.

Along with the research group, doctoral student Didier Queloz was asked to develop new methods for more precise measurements. They utilised numerous new technologies that made it possible to look rapidly at many stars and analyse the results on site. Optical fibres could carry the starlight to the spectrograph without distorting it and better digital image sensors, CCDs, increased the machine's light sensitivity (Nobel Prize in Physics 2009 to Charles Kao, Willard Boyle and George Smith). More powerful computers allowed scientists to develop custom-made software for digital image and data processing.

When the new spectrograph was finished in the spring of 1994, the necessary velocity sank to 10–15 m/s and the first discovery of an exoplanet was fast approaching. Naquela hora, the search for exoplanets was not part of mainstream astronomy, but Mayor and Queloz had decided to announce their discovery. They spent several months refining their results and, in October 1995, they were ready to present their very first planet to the world.

A multitude of worlds is revealed

The first discovery of an exoplanet orbiting a solar-type star started a revolution in astronomy. Thousands of unknown new worlds have been revealed. New planetary systems are now not only being discovered by telescopes on Earth, but also from satellites. TESS, an American space telescope, is currently scanning more than 200, 000 of the stars closest to us, hunting for Earth-like planets. Anteriormente, the Kepler Space Telescope had brought rich rewards, finding more than 2, 300 exoplanets.

Along with variations in radial velocity, transit photometry is now used when searching for exoplanets. This method measures changes in the intensity of the star's light when a planet passes in front of it, if this happens in our line of sight. Transit photometry also allows astronomers to observe the exoplanet's atmosphere as light from the star passes it on the way towards Earth. Sometimes both methods can be used; transit photometry provides the size of the exoplanet, while its mass can be determined using the radial velocity method. It is then possible to calculate the exoplanet's density and thus determine its structure.

The exoplanets so far discovered have surprised us with an astounding variety of forms, sizes and orbits. They have challenged our preconceived ideas about planetary systems and forced researchers to revise their theories about the physical processes responsible for the birth of planets. With numerous projects planned to start searching for exoplanets, we may eventually find an answer to the eternal question of whether other life is out there.

This year's Laureates have transformed our ideas about the cosmos. While James Peebles' theoretical discoveries contributed to our understanding of how the universe evolved after the Big Bang, Michel Mayor and Didier Queloz explored our cosmic neighbourhoods on the hunt for unknown planets. Their discoveries have forever changed our conceptions of the world.

© 2019 AFP