脉冲星行星仍然是长期被忽视的谜题

资深撰稿人 Bruce Dorminey

Aug 27, 2024,06:22pm EDT

SCIENCE

我报道航空航天、天文学并主持宇宙争议播客。

艺术家的描绘脉冲星行星系统的概念。(Photo by: Universal History Archive/Universal Images Group via Getty Images)

罕见甚至承认为是超越我们的太阳系的第一批行星的脉冲星行星首先被在环绕的快速旋转的叫脉冲星的超密中子星的无线电频谱中发现。但三十年后，它们仍然是天体物理学的最大的谜题之一。

它们的目前缺乏在系外行星科学界中的嗡嗡声大体上是因为脉冲星行星不被认为对我们知道它的生命是伟大的候选者。仅这样的行星的少数几颗已经被探测到，而天文学家已经探测到超过 5000 颗环绕正常太阳一样恒星的行星。

但最近在尝试来更多了解关于这些奇特的环绕中子星行星中已经有新的兴趣。毕竟，出自我们的银河系的被估计的 200000 颗脉冲星，很可能一个小分数的将有行星的还没有被探测到。

1992 年，宾夕法尼亚州立大学的射电天文学家 沃尔紫克赞（Alex Wolszczan ）和新墨西哥州国家射电天文台（NRAO） 非常大阵列的福莱尔（Dale Frail ）确认了第一颗已知的太阳系外行星。位于大约 2300 光年外的室女座中，脉冲星系统 PSR B1257+12现在已知它拥有三颗行星。

荷兰射电天文研究所 （ASTRON）说，三个天体中的两个基本上是超级地球，有大约是地球的四到五倍的质量。

脉冲星是直径仅 10 到 30 公里有巨大的磁场的中子星，荷兰射电天文研究所指出，吸积物质并有规律的爆发出大量的 X 射线和其他高能粒子。

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但它们的快速旋转速率通常被从从一个恒星伴星抽取的物质自旋起造成。

然而来探测围绕这些天体的行星呢？

脉冲星计时

正如沃尔紫克赞在我 2001 年的书《遥远的流浪者：寻找太阳系以外的行星》中告诉我的那样，脉冲星 PSR B1257 +12 没有恰当的计时。

沃尔紫克赞告诉我，“有很难来解释的这种额外可变性，普遍的想法是毫秒脉冲星是岩石般坚固的时钟，脉冲以一条有尖峰的直线进行，当它到达时我们测量每个脉冲”。

然而，正如我在书中指出的那样，沃尔紫克赞发现了这些可预测的波长变化一定是由于环绕在该系统中心的中子星的行星的引力效应。

捷克布拉格查理大学（Charles University）的天体生物学家朱莉·诺瓦科娃（Julie Novakova）最近在丹麦哥本哈根举行的一次天体生物学会议上告诉我，今天有五个已确认的总共有七颗行星的脉冲星行星系统。她说，PSR B1257+12 是已知的唯一有三颗行星的多系统，因此搜索提示脉冲星行星可能是罕见的。

希望更多

诺瓦科娃在哥本哈根大学（University of Copenhagen）举行的“在一个独特星球上的独特物种”（Unique Species on a Unique Planet？）会议上告诉我，从来自毫秒脉冲星的射电脉冲计时我们能约束它们的轨道和质量，但我们不知道任何更多的。她说，来知道关于它们的组成和是否它们有任何大气层以及是否它们有磁场将是伟大的。诺瓦科娃说，任何的这些可以告诉我们更多关于它们如何形成的。

在一篇提交给天文学与天体物理学期刊的论文中，作者提出几种这种行星的起源的可能性。他们写道脉冲星行星只是在来自超新星爆炸后由碎片现场中形成是可能的，或者来自一个附近超新星爆炸后丧失了它的大部分质量的恒星伴星的残骸。或者这些行星甚至被从一个伴星捕获。

但该论文的主要作者诺瓦科娃说，这些行星很可能被从这颗恒星作为一个超新星爆炸后内落的尘埃形成。

2017年出现在《天文学与天体物理学》杂志上的一篇论文调查了一个脉冲星行星大气层生存的潜力。作者指出，假设行星拥有一个类似于地球或更强的内在的磁场，它们可能能够把持住它们的大气层数十亿年。

荷兰射电天文研究所说，理论上宜居行星存在于脉冲星周围是可能的。荷兰射电天文研究所指出，这样的行星将需要一个巨大的大气层，可以将脉冲星的致命的 X 射线和高能粒子转化为热。

一个非常暗的系统

如果站在一个地球太阳距离的一个行星的表面，脉冲星系统中心的中子星只会像一个明亮的光针一样。

诺瓦科娃说，你能想象一个由大体上重放射性元素组成的岩石或金属行星，在表面上可能有一个微弱辉光的岩浆海洋。她说，如果它有过一个大气层和一个磁场，那里可能是极光照亮着这颗行星的表面，但它与我们在我们自己系统中有的行星完全不一样。

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我（Bruce Dorminey）是一名屡获奖的科学记者，著有《遥远的流浪者：寻找太阳系以外的行星》（Distant Wanderers： the Search for Planets Beyond the Solar）..

https://www.forbes.com/sites/brucedorminey/2024/08/27/pulsar-planets-remain-long-neglected-puzzles/