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第195章 PSR B1257+12「续」(2/2)

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2020年,在黑洞附近发现“流浪行星”(不绕任何恒星旋转的行星)。

“PSR B1257+12是第一个,但绝不是最后一个。” 亚历山大在退休演讲时说,“它教会我们:别轻易说‘不可能’,因为你永远不知道宇宙在哪儿藏了颗‘孤儿行星’,等着给你惊喜。”

如今,阿雷西博望远镜的巨碗已成废墟(2020年倒塌),但PSR B1257+12的脉冲仍在穿越宇宙。每当射电望远镜接收到它的“滴答”声,天文学家都会想起亚历山大和弗雷教授——两个不信邪的“宇宙侦探”,用数据和耐心,在脉冲星的“死亡之光”下,找到了三颗不该存在的星。

而那些行星,依然在2300光年外旋转着,像三颗沉默的纽扣,钉在宇宙的黑色大衣上,诉说着同一个道理:生命(哪怕只是行星的生命)从不会向“不可能”低头。

第二篇幅:灯塔下的“孤儿家族”——PSR B1257+12行星系统的三十年追踪

2023年深冬,波多黎各阿雷西博天文台的废墟旁,新建的“银河之眼”射电望远镜阵列正对准室女座。52岁的玛丽亚·冈萨雷斯裹着防风外套,盯着控制屏上跳动的绿色波形——那是PSR B1257+12的脉冲信号,和31年前亚历山大·沃尔兹森记录的一模一样,精准得像宇宙的心跳。她的指尖划过屏幕上的三行参数:“行星A:0.02倍地球质量,轨道周期67天”“行星B:4.3倍地球质量,98天”“行星C:3.9倍地球质量,125天”。这些数字背后,藏着一个跨越三十年的故事:从“不可能”的质疑,到“必须信”的共识,再到今天对“孤儿行星”家族的温情凝视。

“玛丽亚,你看这个!” 实习生汤姆举着平板冲进来,屏幕上是一张ALMA毫米波阵列的最新图像,“行星B周围有个微弱的‘光环’!像土星环,但小1000倍——会不会是卫星?”

玛丽亚的呼吸一滞。1992年亚历山大发现这三颗行星时,学界说它们“连大气都没有,更别说卫星了”。可眼前这个“光环”,像宇宙给“孤儿家族”送来的礼物,提醒着她:PSR B1257+12的故事,远未结束。

一、“不可能”之后的“必须信”:全球望远镜的“证词”

1992年12月31日,《自然》杂志封面文章的发表,像往天文学界的平静湖面扔了块石头。亚历山大和弗雷教授的论文刚上线,质疑声就淹没了邮箱:“脉冲星辐射能瞬间汽化岩石,行星怎么可能存活?”“引力偏差可能是星际介质散射导致的误差!”“这俩波兰人是不是想靠‘外星人行星’炒作诺奖?”

“最难熬的是1993年上半年。” 玛丽亚翻出亚历山大的回忆录,泛黄的纸页上写着:“我们像被丢进法庭的被告,全世界都在等我们‘认罪’——承认数据是错的,或者承认我们疯了。”

转机来自“全球联测”。弗雷教授联系了7个国家12座射电望远镜,包括中国密云观测站、德国埃菲尔斯贝格望远镜、澳大利亚帕克斯望远镜,用“甚长基线干涉测量法”(VLBI)同时观测PSR B1257+12。这种技术像用全球望远镜拼成一面“地球大小的镜子”,能把脉冲信号的定位精度提高到0.001角秒——相当于在月球上看清一根头发丝。

“结果出来那天,弗雷教授哭了。” 玛丽亚在访谈中记录,“所有望远镜的数据都显示:脉冲到达时间的偏差,和三颗行星的引力模型严丝合缝。误差小于0.0001秒,比奥运会计时还准。”

更关键的证据来自“脉冲星计时阵列”。1994年,团队发现PSR B1257+12的脉冲周期不仅受行星引力影响,还存在更微小的“噪声”——这是行星表面山脉、海洋(如果存在)引起的引力起伏。“就像你站在海边,潮汐不仅受月球影响,还受海浪拍打礁石的影响。” 亚历山大在论文里比喻。这些“噪声”证明:行星不是“光滑的石头”,而是有真实地质活动的“世界”。

二、“孤儿家族”的真容:三颗行星的“个性档案”

三十年来,随着观测技术进步,PSR B1257+12的“孤儿家族”逐渐揭开面纱。玛丽亚团队用“哈勃”继任者“韦伯”太空望远镜、欧洲“盖亚”卫星,甚至借用“事件视界望远镜”(EHT)的超高分辨率,给三颗行星拍了“证件照”。

“小不点”行星A:金属内核的“陀螺”

行星A是家族里最轻的成员,质量仅0.02倍地球(约等于月球),直径1800公里(比冥王星小一点)。韦伯望远镜的红外成像显示,它像颗被磨圆的铅球,表面布满撞击坑,没有大气,没有水,连岩石都因脉冲星辐射变成了“玻璃渣”。

“但它有个秘密。” 汤姆指着光谱图,“行星A的自转周期和轨道周期完全同步——就像月球永远一面对着地球。这说明它的核心有铁镍合金,磁场偏转了部分脉冲星辐射,才没被完全‘烤化’。”

“老大哥”行星B:冰壳下的“温泉”

行星B是家族里的“巨无霸”,质量4.3倍地球,直径1.2万公里(比地球大1.5倍)。盖亚卫星的引力数据揭示,它有个厚达50公里的冰壳,冰壳下是100公里深的液态水海洋——热源来自脉冲星的潮汐力(行星B被脉冲星“拉长”成椭球,内部摩擦生热)。

“就像木卫二,但更‘热’。” 玛丽亚解释,“木卫二的海洋靠木星潮汐加热,行星B的海洋靠脉冲星‘搓揉’。我们检测到它冰壳上有裂缝,偶尔有液态水喷出来,在真空中瞬间结冰,形成‘冰喷泉’。”

“老二”行星C:磁场护盾的“幸存者”

行星C质量3.9倍地球,直径1.1万公里,表面覆盖着一层稀薄的甲烷大气(厚度仅10公里)。EHT的超高清成像显示,它有个比地球强10倍的磁场,像层无形的“铠甲”,挡住了大部分脉冲星辐射。

“这是最让我们意外的。” 亚历山大在2020年的回忆录里写,“我们以为脉冲星的辐射会撕碎所有大气,没想到行星C的磁场‘硬扛’了下来。它的表面可能有固态氮冰,像冥王星的‘心形区’,只是颜色更红——那是甲烷被辐射分解后的残留物。”

三、从“孤儿”到“灯塔”:开启系外行星探测的“新纪元”

PSR B1257+12的发现,像一把钥匙,打开了系外行星探测的“新大门”。在此之前,人类找系外行星主要靠“光学凌日法”(行星遮挡恒星光线),就像在黑夜中用手电筒照路;而脉冲星行星的发现,证明了“射电计时法”的可行性——用脉冲星的“宇宙灯塔”,照见更暗的“行星影子”。

“1995年,我们发现了第一颗围绕类太阳恒星的行星(飞马座51b),用的就是脉冲星计时法的改进版。” 玛丽亚在“国际天文联合会”演讲时说,“现在,全球有30多个团队在用射电望远镜找脉冲星行星,已经发现了100多颗——PSR B1257+12是‘祖师爷’。”

更重要的是,它改写了“宜居带”的定义。传统观点认为,宜居带是恒星周围温度适宜液态水存在的区域;但PSR B1257+12的行星B,在距离脉冲星0.46天文单位(比水星还近)的“地狱轨道”上,却因潮汐加热有了液态海洋。“宇宙告诉我们:宜居不一定是‘晒得到太阳’,也可能是‘被潮汐力捂热’。” 汤姆在日记里写。

四、“家族”的新成员:卫星、尘埃与“幽灵信号”

2020年以来,玛丽亚团队用“银河之眼”望远镜阵列,在PSR B1257+12系统中发现了更多“家庭成员”。

行星B的“迷你土星环”

2021年,ALMA毫米波阵列在行星B周围发现了一个直径5000公里的尘埃环,成分主要是冰粒和硅酸盐碎片。“这可能是行星B捕获的小行星碎片,或者是冰壳裂缝喷出的水汽凝结成的。” 玛丽亚推测,“环里的冰粒反射脉冲星的光,才让我们看到了它——像宇宙给行星B戴了串项链。”

行星C的“幽灵卫星”

2022年,团队在行星C的光变曲线中发现一个微小的“双峰信号”,周期12小时。“这像卫星凌日造成的双重遮挡。” 汤姆分析,“卫星直径约500公里,质量0.001倍地球,可能是行星C捕获的‘流浪小行星’。”

最神秘的当属“幽灵信号”。2023年初,玛丽亚在整理数据时,发现PSR B1257+12的脉冲中存在一组微弱的次级脉冲,周期与行星A的公转周期完全一致。“这可能是行星A反射的脉冲星信号,像月亮反射太阳光。” 她兴奋地说,“如果属实,这将是人类首次直接观测到系外行星的‘反光’!”

五、“孤儿”的启示:宇宙从不怕“重新开始”

观测PSR B1257+12的三十年,让玛丽亚对“生命”有了新理解。这三颗行星诞生于一颗大质量恒星的“死亡爆炸”,本应是宇宙的“弃儿”,却靠着引力、磁场、潮汐力,在“地狱环境”中活了下来,甚至演化出卫星、尘埃环——像凤凰涅盘,从灰烬中重生。

“亚历山大临终前跟我说:‘脉冲星行星教会我们,宇宙从不怕“重新开始”。恒星会死,但行星可以活;系统会散,但引力可以把碎片重新聚起来。’” 玛丽亚望着阿雷西博的废墟,那里曾是亚历山大工作的地方,“现在,汤姆他们要继续这个故事,就像我们当年接过弗雷教授的接力棒。”

此刻,“银河之眼”的射电天线缓缓转动,PSR B1257+12的脉冲穿过2300光年的黑暗,落在屏幕上。玛丽亚知道,这三颗“孤儿行星”还会带来更多惊喜:也许行星B的海洋里有微生物,也许行星C的卫星有固态表面,也许“幽灵信号”真的是行星A的反光……而她和团队要做的,就是像亚历山大和弗雷教授那样,用耐心和好奇心,倾听宇宙的心跳。

“PSR B1257+12不是‘死亡之星’,是‘重生之星’。” 玛丽亚在日志里写,“它告诉我们:即使被超新星‘炸碎’,宇宙也能用引力和时间,拼凑出新的世界——就像这三颗行星,像我们人类,像所有在逆境中不放弃的生命。”

说明

资料来源:本文基于虚构的“PSR B1257+12行星系统三十年追踪计划”数据整合创作,参考“银河之眼”射电望远镜阵列对行星B尘埃环的ALMA成像(2021年)、欧洲“盖亚”卫星对行星B液态海洋的引力探测(2020年)、“事件视界望远镜”对行星C磁场的超高分辨率成像(2022年),以及玛丽亚团队《脉冲星行星系统演化研究报告》(2023年)。结合第一篇幅故事线(亚历山大·沃尔兹森、戴尔·弗雷的发现历程)及科普着作《脉冲星:宇宙灯塔与孤儿行星》《系外行星探测史》中的通俗化案例,以故事化手法重构科学探索与生命哲思。

语术解释:

脉冲星:大质量恒星爆炸后留下的致密残骸(直径约20公里,密度堪比原子核),旋转时发出规律无线电脉冲,像宇宙灯塔。

毫秒脉冲星:旋转周期1-10毫秒的脉冲星(PSR B1257+12周期6.22毫秒),因吸积伴星物质加速旋转而成。

甚长基线干涉测量法(VLBI):用全球多台望远镜联网,模拟“地球大小望远镜”的高精度观测技术,用于验证脉冲星行星引力效应。

潮汐加热:行星被脉冲星引力“拉长”成椭球,内部摩擦产生的热量(如行星B的液态海洋热源)。

射电计时法:通过观测脉冲星周期偏差探测行星引力的方法,PSR B1257+12行星系统由此发现。

孤儿行星:指围绕脉冲星(恒星残骸)旋转的行星,因诞生于恒星“死亡爆炸”,被比喻为“宇宙孤儿”。

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