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第34章 PSR B1257+12

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(二)“非传统宜居”的理论突破

2018年,NASA的“地外生命探索战略”首次将“潮汐加热型宜居”纳入考量,PSR B1257+12的行星成为这一理论的最佳案例。天文学家提出,生命的宜居性不应局限于“恒星周围的温度”,而应关注“行星内部的能量来源”——无论是潮汐加热、放射性衰变还是化学能,只要能维持液态水和复杂的化学环境,就有可能孕育生命。

对于PSR B1257+12的行星而言,内部海洋的化学环境可能比地球更“肥沃”:

潮汐加热导致的火山活动会释放大量硫化物、铁离子和碳化合物,为化能合成生物提供能量;

内部磁场能保护海洋免受粒子风的侵袭,维持稳定的化学条件;

若行星形成于二次吸积的“富挥发分盘”,则可能保留水、氨等挥发性物质。

(三)SETI的“新目标”:脉冲星旁的文明信号

如果PSR B1257+12的行星存在生命,甚至文明,它们会如何通信?2021年,SETI研究所启动了“脉冲星行星监听计划”,将PSR B1257+12列为首要目标。理由有二:

中子星的脉冲信号是宇宙中最稳定的“时钟”,文明可以将其作为通信信标——比如在脉冲的间隙插入调制信号;

行星的轨道周期短(25-98天),文明可以利用这种周期性发送“时间编码”信息。

截至2024年,SETI尚未在PSR B1257+12的信号中检测到非自然调制,但项目负责人吉尔·塔特(Jill Tarter)表示:“这个系统的特殊性在于,它让我们第一次有机会寻找‘非传统宜居带’的生命信号——这比寻找类地行星更有挑战性,也更令人兴奋。”

三、脉冲星行星家族:PSR B1257+12的同类与差异

PSR B1257+12并非孤例。过去三十年,天文学家又发现了约20颗脉冲星行星,它们构成了一个独特的“家族”。通过对比,我们能更清晰地理解PSR B1257+12的独特性与普遍性。

(一)“家族成员”的分类:形成机制的多样性

脉冲星行星的形成机制主要分为三类,PSR B1257+12属于“二次吸积型”:

二次吸积型:恒星爆发为超新星后,原行星盘的外层碎片重新吸积形成行星。代表系统:PSR B1257+12(三颗类地行星)、PSR J0738-4042(一颗超级地球)。

恒星核心残留型:伴星被中子星潮汐瓦解,剩余的核心形成行星。代表系统:PSR J1719-1438(一颗“钻石行星”,质量为木星的1.4倍,实为原恒星的碳核心)。

双星演化型:原恒星是双星系统,其中一颗变成中子星,另一颗变成白矮星,行星在双星引力场中形成。代表系统:PSR B1620-26(一颗气态巨行星,质量为木星的2.5倍,轨道周期100年)。

(二)与PSR B1257+12的对比:多样性中的共性

PSR B1620-26:行星质量更大(木星的2.5倍),轨道更宽(100年),形成于双星系统。与PSR B1257+12的区别在于,它的行星是“原生”的,而非二次吸积。

PSR J1719-1438:行星是“死亡恒星的核心”,密度极高(约23 g/cm3,类似钻石)。它的形成是超新星爆发后,伴星的物质被中子星剥离,剩余核心坍缩而成。

PSR J0738-4042:只有一颗行星,质量为地球的2倍,轨道周期2.2小时。它的形成可能与PSR B1257+12类似,但质量更小。

(三)“家族”的共性:极端环境中的“韧性”

无论形成机制如何,脉冲星行星都展现出对极端环境的“韧性”:

它们的轨道高度稳定——中子星的质量大(约1.4倍太阳),引力扰动小,行星轨道不易混乱;

它们的形成需要“二次机会”——要么是碎片重新吸积,要么是恒星核心残留,这说明宇宙中的物质循环比我们想象的更高效;

它们的内部可能有液态水——潮汐加热提供了稳定的能量来源,抵消了表面辐射的致命影响。

四、遗产与未来:从射电望远镜到地外文明搜索

PSR B1257+12的发现,不仅改变了我们对行星系统的认知,更推动了天文学技术的革命。从射电计时到X射线光谱,从引力波探测到SETI,这个系统的影响渗透到现代天文学的每一个角落。

(一)技术进步的“催化剂”

射电计时精度:为了探测PSR B1257+12的行星,天文学家将脉冲计时精度提升至10?1?秒/秒——这比原子钟的精度还高10倍。如今,这一技术被用于探测引力波(通过脉冲星计时阵列,PTA)。

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