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僵尸世界:围绕死恒星运行的五颗令人毛骨悚然的行星背后的秘密

时间:2022-10-30 06:37

伯明翰(英国),10月29日

所有的恒星,包括太阳,都有有限的寿命。

恒星是通过核聚变过程发光的,在这个过程中,较轻的原子,如氢原子,融合在一起产生较重的原子。这一过程释放出大量的能量,抵消了一直存在的恒星向内引力。最终,核聚变帮助恒星抵抗引力坍缩。

这种力的平衡被称为“流体静力平衡”。然而,当恒星核心的燃料供应开始耗尽时,它最终会死亡。

质量超过太阳8倍的恒星通常会在不到1亿年的时间内耗尽它们的燃料。一旦核聚变停止,恒星就会坍缩——产生巨大的瞬时核聚变最终爆发,导致恒星爆炸成为超新星。

超新星释放的能量足以超过整个星系。之后剩下的是坍缩,死亡的恒星核心被称为中子星,或者,如果前恒星的质量足够大,就会变成黑洞。

当一颗恒星变成超新星时,任何围绕它运行的行星都会被消灭。神秘的是,人们发现了一些围绕中子星运行的“僵尸行星”。它们是宇宙中最奇怪的世界之一。

中子星的密度极高,其质量相当于一个直径只有几英里的球体中的太阳。一些中子星向太空发射无线电波束——正是在这些“脉冲星”恒星周围发现了行星。

当脉冲星旋转时,它的射电波束扫过空间,产生有规律的射电闪光。脉冲星于1967年被发现,你可以在这里听到其中一些脉冲星的无线电发射声音。

这些射电脉冲的规律性使脉冲星成为搜寻附近行星的理想工具。如果脉冲星有一颗行星,它们都将围绕一个共享的引力中心运行。这意味着无线电发射将以一种可预测的方式周期性地拉伸和压缩——使我们能够探测到这颗行星。

恐魔,Draugr和恶作剧鬼

脉冲星PSR B1257+12距离地球约2300光年。它每秒闪烁161次,以西方民间传说中的不死生物命名为“巫妖”。它由三颗岩质类地行星环绕,分别为Phobetor、Draugr和Poltergeist。

这些行星在天文学历史上占有特殊的地位,因为它们是1991年发现的第一批太阳系以外的行星。几年前,NASA发布了这张僵尸世界的海报:

他们的发现挑战了关于行星形成的观点,通常行星形成是在新恒星形成时发生的。相比之下,这些行星一定是在濒死恒星的超新星爆发之后形成的。

目前还不确定这是如何发生的。环绕脉冲星的碎片盘中的物质可能在超新星发生后合并成行星。

Draugr以挪威神话中的一种不死生物命名,是三者中最里面的一种。它的质量大约是月球的两倍,是目前已知的质量最小的行星,每25天绕Lich公转一次。它的“亲戚”,“鬼灵星”和“恐魔星”,分别每67天和98天绕地球一周,质量大约是地球的4倍。

脉冲星有强大的磁场,这可能使电流在脉冲星和轨道行星之间的空间中形成弧线。因此,如果这些行星中有任何一颗有大气层,它们可能会不断沐浴在强大的极光(类似于我们的北极光)的非地球光中。

如果你站在其中一个僵尸世界的表面上,你会看到,透过极光的强烈色调,天空中白炽的巫妖从相反的方向向外投射出两束强大而紧密限制的光,射入黑暗的太空。

中子星可能非常热,携带着超新星爆炸留下的余热。Lich的温度接近3万摄氏度,而这些星球最里面的Draugr,其表面可能只比冰点低几度。

世界钻石

PSR J1719-1438b行星围绕着一颗4000光年外的脉冲星运行,在短短两个多小时内围绕它的主人飞驰。

这是迄今为止发现的密度最大的行星——事实上,密度如此之大,以至于人们认为它主要由钻石组成。

这个“钻石世界”是一颗被称为白矮星的死亡恒星的残余核心。众所周知,钻石的含碳量很高(钻石是由碳构成的),但这颗特殊的白矮星已经失去了其原始质量的99.9%,被其附近宿主脉冲星的强大引力所消耗。

这个钻石球的大小大约是木星的一半,在60万公里的距离上绕PSR J1719-1438运行(仅是月球到地球距离的1.5倍)。在离它的脉冲星如此近的距离下,这个星球很可能有一个非常热的表面。

玛士撒拉

围绕银河系(和许多星系)运行的是球状星团——每个球状星团有多达一百万颗恒星。这些是宇宙中最古老的恒星。

球状星团Messier M4距离我们约5600光年,包含大约10万颗恒星。其中有一颗行星被戏称为玛士撒拉(Methuselah),以《创世纪》中以诺(Enoch)的儿子命名,据说他活了969岁。

M4星团的中心是一颗脉冲星和一颗白矮星,每161天围绕它们共同的引力中心运行一次。考虑到大质量恒星寿命短的特性,这颗脉冲星应该是在梅西耶4号本身形成后不久形成的。

玛土撒拉也围绕着这个中心运行,但速度要慢得多,大约每100年一次,其距离与天王星围绕太阳运行的距离相似。

它是一颗巨大的气体行星,质量约为木星的2.5倍。玛士撒拉被认为是在宇宙形成的最初10亿年里,围绕一颗类太阳恒星形成的一颗普通行星。然后它被捕获到围绕脉冲星的轨道上,从那以后它就一直绕着这个轨道运行。

球状星团中恒星的高密度使得两颗恒星近距离接触的几率相当高——同样,行星交换的几率也很高。玛土撒拉是宇宙中已知的最古老的行星,大约在127亿年前和M4中的所有恒星一起形成。

脉冲星行星是极端的世界,但即使是它们也可能不是最奇怪的。少数理论研究提出了围绕黑洞运行的行星的存在。然而,到目前为止,一个也没有找到。