PSO J318.5-22 (系外行星)
· 描述:宇宙中孤独的流浪者
· 身份:一个不围绕任何恒星运行的行星质量天体,距离地球约80光年
· 关键事实:它自由漂浮在星际空间,质量与木星相当,为研究此类“流浪行星”提供了独特样本。
PSO J318.5-22:宇宙流浪者的“孤独史诗”(第一篇幅)
引言:星际暗海中的“无帆之舟”
在银河系的猎户臂边缘,有一片被恒星光芒遗忘的“暗海”——这里的星际介质稀薄得像稀释的墨汁,每立方厘米仅含几个原子,却漂浮着一颗比木星略大的天体。它没有恒星的照耀,没有行星系的束缚,甚至连名字都来自一组冰冷的坐标:PSO J318.5-22(Pan-STARRS Object J318.5-22)。
当你用望远镜对准它的方向,会看到一个模糊的红外光斑——温度仅800K(约527℃),比太阳系最冷的冥王星(40K)温暖,却比木星(165K)炎热。它的质量约为木星的12倍,却没有围绕任何恒星旋转;它的年龄约1200万年,却比太阳系的任何行星都“孤独”。这是一颗流浪行星(Rogue Planet),宇宙中最神秘的“弃儿”,也是人类理解行星演化的“活化石”。
本文作为PSO J318.5-22系列的第一篇章,将从命名与身份解码、发现之旅:从海量数据中揪出“孤独者”、物理画像:冷寂外表下的“行星密码”、形成之谜:被恒星系统“抛弃”的真相四个维度,拆解这颗宇宙流浪者的前世今生。它不仅是一颗“无家可归”的行星,更是银河系演化的“目击者”——它的存在,改写了人类对“行星”与“恒星系”的认知边界。
一、命名与身份:“PSO”背后的宇宙坐标
PSO J318.5-22的名字,是天文学家给它的“宇宙身份证”:
PSO:来自“Pan-STARRS Object”(泛星计划天体),标志着它由泛星巡天望远镜(Pan-STARRS)发现;
J318.5-22:是它在天球上的坐标——赤经318.5度,赤纬-22度,对应猎户座与天蝎座之间的黑暗区域。
1.1 身份定义:不是褐矮星,不是行星,是“流浪的行星质量天体”
要理解PSO J318.5-22的本质,首先得厘清三个概念:
恒星:质量≥80倍木星(MJ),核心能点燃氢核聚变;
褐矮星:质量在13-80 MJ之间,核心能短暂聚变氘,但无法维持氢聚变;
行星:质量≤13 MJ,围绕恒星运行,无法聚变核燃料。
PSO J318.5-22的质量约12 MJ——刚好卡在“行星”与“褐矮星”的边界,但它的关键特征是不围绕任何恒星运行。因此,天文学家给了它一个特殊身份:自由漂浮的行星质量天体(Free-Floating Planetary-Mass Object,FFPMO)。
简单来说,它是“一颗没被恒星收编的行星”,或者说“一颗被恒星系统抛弃的行星”。
1.2 宇宙中的“流浪行星”家族
PSO J318.5-22不是孤例。自2011年首颗流浪行星CFBDSIR J.2-0.9被发现以来,人类已在银河系中找到数十颗类似的“弃儿”。它们的共同特征是:
质量≤13 MJ;
无恒星伴星;
温度低(通常<1000K);
分布在星际空间,而非恒星系内。
但PSO J318.5-22的特殊之处在于:它是第一颗被明确归类为“行星质量”的流浪天体——此前的流浪天体多是褐矮星,而它的质量刚好低于褐矮星的门槛,更接近木星这样的“气体巨行星”。
二、发现之旅:泛星望远镜的“大海捞针”
PSO J318.5-22的发现,是泛星计划(Pan-STARRS)的“意外之喜”。这个由夏威夷大学主导的巡天项目,用四台1.8米望远镜扫描整个北天,目标是寻找近地天体(如小行星、彗星),却意外捞到了一颗“宇宙流浪者”。
2.1 泛星的眼睛:如何从海量数据中识别“孤独者”?
泛星望远镜的核心武器是宽视场光学/红外成像——每晚能拍摄1500平方度的天空(相当于全天面积的1/20),生成的数据量高达PB级。要从这些数据中找出PSO J318.5-22,需要三步“排除法”:
第一步:排除恒星
恒星的光谱有明显的吸收线(如氢的巴尔末线),且会有自行运动(因银河系自转而产生的位置变化)。PSO J318.5-22的光谱中没有恒星的特征线,自行运动也远小于恒星(每年仅0.1角秒)。
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