PSR B1257+12的行星系统发现，本质上是一场对射电信号的精密解码。故事始于波兰天文学家亚历山大·沃尔兹坎（Aleksander Wolszczan）与美国同事戴尔·弗雷尔（Dale Frail）的合作。1980年代末，沃尔兹坎使用美国国家射电天文台（NRAO）的阿雷西博望远镜（口径305米），对室女座方向的脉冲星进行系统性观测。他的目标是通过测量脉冲到达时间的微小变化（即“计时观测”），研究中子星的自转稳定性及周围引力场干扰。
（一）脉冲计时：捕捉宇宙的“心跳”
脉冲星的计时观测是天文学中最精密的测量之一。由于中子星自转高度稳定（部分脉冲星的计时精度可达10^-15秒/秒，接近原子钟水平），任何外部引力扰动都会导致脉冲到达地球的时间出现偏差。例如，若中子星周围存在一颗行星，行星的引力会使中子星产生微小的摆动（类似双星系统的轨道运动），这种摆动会反映在脉冲到达时间的周期性变化中。
沃尔兹坎团队分析了PSR B1257+12的脉冲数据，发现其到达时间存在异常波动。最初，他们怀疑是设备误差或星际介质的色散效应（不同频率的电磁波传播速度不同导致的延迟）。但通过交叉验证不同频率的观测数据，并排除星际介质的影响后，剩余的波动无法用已知因素解释。进一步的分析显示，波动具有三个明显的周期性成分，分别对应周期为66.5天、98.2天和25.3天的轨道运动。
（二）三颗行星的“身份证”
通过动力学建模，团队推断这三个周期对应三颗绕中子星运行的天体。根据开普勒第三定律（轨道周期的平方与半长轴的立方成正比），结合脉冲星的质量（约1.4倍太阳质量，由脉冲周期和色散量估算），可以计算出行星的轨道半径和质量。
第一颗行星（PSR B1257+12 b）的轨道周期最短（25.3天），半长轴约0.19天文单位（AU，1AU为日地距离），质量约为地球的3.4倍；第二颗（PSR B1257+12 c）周期98.2天，半长轴0.36AU，质量约为地球的4.3倍；第三颗（PSR B1257+12 d）周期66.5天，半长轴0.47AU，质量约为地球的0.02倍（后修正为约0.5倍地球质量，可能存在数据修正）。值得注意的是，这三颗行星的轨道偏心率极低（接近圆形），暗示它们形成于稳定的原行星盘，而非被超新星爆发抛射的碎片。
（三）争议与验证：科学共同体的检验
这一发现最初引发了学界的激烈争议。部分天文学家质疑：超新星爆发是否可能残留足够的物质形成行星？行星是否可能在爆发后由碎片重新吸积而成？更关键的是，如何排除其他干扰因素（如双中子星系统）导致的计时误差？
为验证结论，团队进行了长达两年的跟踪观测，并邀请其他天文学家独立分析数据。1992年，《自然》杂志发表了他们的两篇论文，正式宣布在PSR B1257+12周围发现三颗系外行星。后续研究通过更精确的射电计时（使用甚长基线干涉测量，VLBI）和理论模型，确认了行星的存在：它们的引力扰动与观测到的脉冲时间延迟完全吻合，排除了其他可能性。
（四）“僵尸行星”的生存之谜
更令人震惊的是，这些行星的“年龄”与脉冲星相当——约10亿年（根据脉冲星的冷却速率和超新星爆发时间估算）。这意味着它们经历了母星从红巨星到超新星爆发的整个过程。传统理论认为，恒星膨胀为红巨星时会吞噬内侧行星，超新星爆发的冲击波会剥离外侧行星的大气，甚至将行星撕碎。那么，PSR B1257+12的行星是如何幸存下来的？
目前主流假说是：这些行星形成于脉冲星的前身星（一颗红巨星）抛射的原行星盘外层。当恒星核心坍缩爆发时，外层物质被抛射，但部分碎片在引力作用下重新聚集，形成新的行星系统。这种“二次形成”机制可以解释为何行星能避开超新星爆发的直接摧毁。此外，中子星的强引力场也可能帮助稳定行星轨道，防止它们被潮汐力撕裂。
三、PSR B1257+12的独特性：系外行星研究的“第一块拼图”
在PSR B1257+12之前，人类已通过径向速度法发现了首颗围绕主序星的系外行星（51 Pegasi b，1995年），但脉冲星行星的发现具有完全不同的科学意义。它证明了行星系统可以在最极端的恒星死亡事件中幸存，甚至通过二次吸积形成；更重要的是，它展示了中子星作为“引力实验室”的价值——其行星轨道的高稳定性（因中子星质量大、干扰少）为测试广义相对论提供了理想场所。
本小章还未完，请点击下一页继续阅读后面精彩内容！