PSR B1620-26c,是一顆脈沖星行星,也是首個被證實的。它環繞編號PSR B1620-26的脈沖星公轉,該天體位于天蝎座,屬于球狀星團M4的一員,距離地球12,400光年。該行星曾被建議命名為“瑪土撒拉”(Methuselah),但由于此名稱通常不會用于天文學上,因此不被國際天文聯會接受。
行星數據
軌道數據
半主軸(a):23 AU離心率(e)0
公轉周期(P):100y(109500d)
軌道傾角(i):(不明)
近日點經度(?):(不明)
近日點時間(τ):(不明)
物理數據
質量(MJ):2.5MJ
半徑(RJ):(不明)
密度(kg/立方米):(不明)
溫度(K):(不明)
天體發現
發現日期:1996年
偵測方式:脈沖計時
路虎第四代發現:貝克等人
恒星系統
該行星環繞一個連星系統公轉,其中一顆是中子星,另一顆則是伴星,質量為太陽的0.34倍。兩顆恒星的距離約1AU,它們互相公轉的周期約為半年。而行星的質量約為2.5個木星質量,距離恒星約為23AU,與天王星的日距差不多,其公轉周期約為100年。
該天體系統位于球狀星團的邊緣,而該星團的估計年齡約為127億年。由于星團中各恒星的年齡相近,而行星是多與恒星一起形成的,因此該行星的年齡也估計有127億年。它是眾多已知的行星中年齡最高的,差不多是地球年齡的三倍,因此曾被提議以圣經中一位長壽老人的名字“瑪土撒拉”來命名。
行星發現
行星在星團中的位置(圖右綠圈示)與不少太陽系外行星一樣,PSR B1620-26c最初是以多普勒偏移的方式偵測,它的公轉使地球上觀測得的脈沖星自轉周期出現改變。1990年代初,一支由貝克(Donald Backer)領導的小組對該現象作出研究,認為脈沖星出現的多普勒偏移,不只是單一顆未知伴星所造成,應該以第三顆天體的存在來解釋。幾年后,小組已量度出這顆未知的伴星為一顆白矮星,同時也計算出系統中第三顆未知天體的質量,發現其質量根本不足以成為一顆恒星,因此以行星存在來解釋之,該結論于1993年由Stephen Thorsett等人宣布。
除了行星的質量得以計算出之外,他們也同時推算白矮星的質量,又根據行星形成的理論,指出該顆白矮星仍然年輕及熾熱。這些估計最后得以確認,并于2003年7月10日由Steinn Sigurdsson領導的小組對外宣布,這支小組使用了哈勃空間望遠鏡對該伴星作出觀測。在美國國家航空航天局的記者會上,他們表示擬把該顆行星命名為“瑪土撒拉”。
天體演化
人們至今仍未知這顆行星的由來,但一般認為它原本是屬于白矮星的,不可能屬于中子星,因為這顆中子星在經超新星爆發后,恒星大部分物質在短時間內給炸掉,并塌縮為中子星,在這種情況下,行星定不能維持原來的軌道,因此該顆行星是連同所屬的白矮星,一起給中子星的引力所擄獲。
在太陽所屬的銀河系內,很少會發生兩顆恒星在近距離相遇的情況,但這種情況在密集的星團內則常會發生。人們認為在大約100億年前,這顆中子星與該行星原來的主星近距離相遇,并將之擄獲,而中子星原來的主星也可能于這段期間逐步脫離中子星的引力束縛,及至大約五億年前,這顆被擄獲的行星開始膨脹成紅巨星(參閱恒星演化論)。
一顆較為年輕的脈沖星,其脈沖周期以秒計算,隨著星體本身的持續塌縮,自轉速度會越來越快,每秒鐘動輒可旋轉數百次,這些短周期的脈沖星被分為毫秒脈沖星。又因為該中子星吸取了其紅巨星伴星上的外層物質,使得其脈沖周期縮短至數毫秒,為連星系統的物質轉移提供了有力證據。人們又相信,在紅巨星膨脹期間,它逐步接近并突破了洛希瓣(Roche lobe),使它的外層物質被中子星主星吸走。
這些被吸走的物質又出現了復雜且壯觀的效應,其中子星自轉速度給加快,又透過角動量的轉移,這些物質被加熱至能放出X射線的溫度,使系統在數億年間,成為“低質量X射線連星”。
當可吸的紅巨星物質全被中子星吸走后,便開始塌縮成為白矮星,兩顆恒星相安無事地旋轉。現時該系統正緩緩地朝著星團中央的方向邁進,那里的恒星多擁有很大的質量,預計在10億年內,該系統很大機會將與其他恒星相遇,這種情況大多數會把最輕的天體從系統中逐出,假若真的發生,這顆行星會被逐出M4星團之外,成為在宇宙中流浪的星際行星。
參考資料 >
PSR B1620-26 三重系統及其行星的理論意義.iopscience.2024-09-06