20世纪90年代早期,科学家们创造了行星研究的历史。1992年,两位天文学家亚历山大·沃尔什赞和戴尔·文力在《自然》杂志上发表了一篇论文,宣布发现了太阳系外的第一批行星。
这两颗系外行星立刻引起了人们的兴趣。它们是质量分别为地球4.3和3.9倍的岩石世界,围绕着一种被称为“毫秒脉冲星”的死亡恒星旋转,被命名为“PSR B1257+12”,绰号为“巫妖”(巫妖在民间传说中是一种强大的活死人生物)。1994年,第三颗质量为地球0.2倍的系外行星被证实围绕脉冲星运行。
* “巫妖”星系(想象图)
一项对数百颗脉冲星的分析表明,这样的系外行星非常罕见,几乎是处于不断消失过程中。
首先,脉冲星就非常罕见。在笔者撰写这篇文章的时候,天文学家们在银河系中只发现了大约3320颗脉冲星。另外,在这些行星中,只有不到0.5%的脉冲星的轨道上可能有类似地球的岩石行星——也就是只有16颗脉冲星拥有类地行星。
而毫秒脉冲星就更罕见了,银河系中已知的毫秒脉冲星约有550颗,所以当人类第一次发现系外行星时,震撼了天文学界。
所有死亡的恒星都很迷人,但脉冲星又在此基础上增加了一点乐趣。
脉冲星是中子星的一种,是一颗死亡恒星的核心,它已经达到了原子聚变寿命的末端,喷出了大部分外层物质,并坍塌成一个密度仅次于黑洞的物体。中子星的质量大约是太阳的2.3倍,被压缩成一个直径仅为20公里的球体。
脉冲星是一种旋转的中子星,它的两极会发射出辐射光束。当脉冲星旋转时,它的光束扫过地球,使这颗恒星看起来像脉冲,就像一个频频发出光亮的宇宙灯塔。
由于一些脉冲星的旋转速度非常快——以毫秒为单位,因此它们周围的生存环境也非常极端。
自从“巫妖”被发现后,天文学家们又发现了一些其他的脉冲星和系外行星。然而,这些行星体型都非常巨大,但也有体型较小的,比如一个超密度的世界被认为是被脉冲星吞噬的白矮星的残骸。
由英国曼彻斯特大学的尤莉安娜领导的天文学家团队想要弄清楚脉冲星行星有多常见。他们对英国约德雷尔班克天文台监测的800颗脉冲星进行了调查,寻找脉冲时间上的光点。
“脉冲星是非常有趣和奇异的物体。30年前,第一颗太阳系外行星在脉冲星周围被发现,但我们还不知道这些行星是如何在如此极端的条件下形成和生存的。找出它们有多常见,以及它们长什么样,是实现这一目标的关键一步。”
他们的搜索参数被设定为寻找月球质量的1%到地球质量的100倍的世界,轨道周期在20天到17年之间。这些搜索参数可以探测到Poltergeist和Phobetor两颗行星,它们的轨道周期分别为66天和98天。
研究小组发现,样本中三分之二的脉冲星不可能拥有比地球重得多的系外行星,只有不到0.5%的脉冲星可能拥有像Poltergeist和Phobetor这样大质量的系外行星。而与“巫妖”星系中较小的系外行星Draugr类似的系外行星的存在则难以观察到。
Draugr质量小,运行周期为25天,由于它会在噪音中消失,所以团队95%的样本都无法探测到它。目前还不清楚有多少脉冲星可能会承载这样微小的世界,或者这些世界是否可能存在于多行星系统之外。
在800颗脉冲星中,有15颗显示出有可能存在系外行星的周期性信号。然而,该团队认为,其中大部分可以归因于脉冲星的磁层。其中一颗脉冲星PSR J2007+3120看起来很有希望成为后续系外行星研究的候选者。
研究小组得出结论,这意味着只有0.5%的脉冲星可能有类似地球的世界,这意味着我们在遥远的行星上偶然发现一颗罕见的毫秒脉冲星的可能性非常小。
研究小组还发现,脉冲星系统并不会固定在某个大小或质量范围内产生系外行星。然而,任何围绕脉冲星的系外行星的轨道都是椭圆的——这与太阳系中近乎圆形的轨道形成了鲜明的对比。
(科幻世界 独家编译)
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