繞著死星公轉的行星們

那顆星，早就死了。但三顆行星，仍繞著它的屍體不停公轉。

想像一下它們所環繞的那個東西：一顆只有一座城市大小的灰燼，每秒自轉160次，將四周的一切淹沒在足以瞬間殺死你的輻射之中。沒有黎明，沒有黃昏。只有一具旋轉的屍骸，還有永遠冰冷的天空。

更詭異的是這件事，幾十年來一直讓天文學家坐立難安。這些不是普通的行星。它們是史上第一批在太陽系外獲得確認的行星。不是繞著哪顆溫暖宜人的類太陽恆星，而是繞著一座墳墓。這個系統有個名字——PSR B1257+12——而它拋出的問題，直到今天我們仍無法完整回答。

↗

我們確實知道的事

先從中心那頭怪物說起。PSR B1257+12 是一顆毫秒脈衝星：它是一顆巨大恆星在超新星爆炸中轟然死去後，留下的殘心。它距離我們約2,300光年，位於室女座，而且一直在旋轉。飛快地旋轉。每秒大約自轉160.8次——每6.2毫秒就完整轉一圈（Wikipedia，「PSR B1257+12」）。和所有脈衝星一樣，它穩定地向宇宙射出無線電波束，精準得像一個節拍器。而正是這份穩定，出賣了它的秘密。

一位名叫阿列克桑德爾·沃茲恰恩（Aleksander Wolszczan）的波蘭天文學家，在波多黎各的巨型阿雷西博天文台捕捉到了這顆脈衝星的心跳。接著，他與戴爾·弗雷爾（Dale Frail）聯手，在1992年1月9日的《自然》期刊上投下了一枚震撼彈：有行星在繞著那具屍體公轉（Space.com）。怎麼找到一個你根本看不見的世界？靠的是傾聽心跳。脈衝星發出的脈衝準時到令人嘆服，只要有一顆看不見的行星，把恆星朝地球方向輕輕拉一下再推走，節拍就會差了那麼一點點。滴答……滴答……一個踉蹌。那些微小的踉蹌，就是重力留下的指紋（astrobites）。1994年，沃茲恰恩在《科學》期刊的後續論文中確認了頭兩顆行星，並堆上了更多證據——包括這些行星如何悄悄地互相拉扯（Science, vol. 264, 1994）。

三個世界，已獲確認。2015年12月，透過國際天文學聯合會主辦的「NameExoWorlds」公眾命名活動，它們終於得到了配得上自己身世的名字。這顆脈衝星被命名為「巫妖」（Lich）——一種虛構的不死生物——而它的行星則被賜名為「卓格爾」（Draugr）、「波爾特蓋斯特」（Poltergeist）和「弗伯托爾」（Phobetor）（Wikipedia，「PSR B1257+12」）。鬼魂與不死者，繞著一顆死星旋轉。命名的人，顯然知道自己在做什麼。

而我們掌握的數據，精確得令人心寒：

• 卓格爾（PSR B1257+12 b）：質量約為地球的0.020倍——大約是月球質量的兩倍——每25.262天繞行一圈，軌道半徑0.19天文單位。它是目前所知所有行星中，質量最小且有精確測量的（Wikipedia，「PSR B1257+12 b」）。一粒微塵。
• 波爾特蓋斯特（PSR B1257+12 c）：質量約為地球的4.3倍，每66.54天繞行一圈，軌道半徑0.36天文單位。
• 弗伯托爾（PSR B1257+12 d）：質量約為地球的3.9倍，每98.21天繞行一圈，軌道半徑0.46天文單位。

波爾特蓋斯特和弗伯托爾是最先被發現的兩顆。小小的卓格爾，則在1994年精煉資料後才悄悄現身。三顆行星都比水星距太陽更靠近各自的脈衝星，而較大的兩顆幾乎呈完美的3:2共振——一種引力鎖步，反而幫助天文學家證明這些行星是真實存在的，而非數據雜訊（arXiv：「PSR B1257+12行星系統共振」）。

說到這裡，有一點必須老實講。曾有第四個嫌疑犯出現過。1996年，天文學家提出可能存在第四個天體——起初被想像成一顆遠在外圍的土星大小巨行星，後來降級為矮行星級別的東西。但那個信號最終遭到排除，因為更多觀測顯示，那個晃動根本不是週期性的（Wikipedia，「PSR B1257+12」）。但那三顆真正的行星？三十多年來，它們屹立不搖。

↗

沒有人能回答的問題

所以，行星在那裡，這不是謎。

謎是：它們到底怎麼跑到那裡去的。

問題的癥結在這裡。一顆大到能在超新星爆炸後留下中子星的恆星，原本是個巨人——至少是太陽質量的八倍。假設那顆恆星死前就有行星，那這些行星必須撐過一場噩夢。超新星爆炸時，大部分星體質量都被炸飛。而一個行星系統突然失去了大半維繫自身的重力，接下來會發生什麼？戲劇性的事：它會把行星甩進星際空間的黑暗深淵。爆炸衝擊波、輻射、拋射物的碎片——所有這一切，都應該把行星撕碎或徹底蒸發（Universe Magazine）。還有第二個難題：天文學家根本不認為這麼大質量的恆星通常會形成行星。所以，這三顆行星在爆炸中安然守著原本軌道的說法，怎麼看都難以置信。

然而——它們就在那裡。三顆。軌道近乎圓形，整整齊齊。兩顆鎖定在那優雅的共振之中。整個系統看起來平靜、有序，像一個不該存在的袖珍太陽系，謙遜又規矩地轉著。

這份整齊，才是最大的謎。它既是線索，也是頭痛的根源。剛剛從災難中勉強倖存的廢墟，不應該排列得如此漂亮。科學誠實的答案是：我們仍然不知道PSR B1257+12的行星是如何誕生的。它們是那些按照一切規則根本不該存在的世界。

那它們究竟從哪裡來？

幾種假說擺在桌上。沒有一種贏得定論。這些都是科學假說，該領域尚未達成共識——所以請把它們當成最佳猜測，而非最終裁決。

從灰燼中誕生（回落盤假說）。 恆星爆炸時，並非所有物質都能逃脫。部分噴出的物質「反悔」了，落回中子星附近，形成一個旋轉的圓盤——一個富含金屬、緩緩冷卻的環，看起來和圍繞新生恆星的造星盤十分相像。按照這個版本，脈衝星的行星根本不是倖存者，而是「第二代」，從死星自身的殘骸中重新誕生（arXiv：「超新星回落盤的穩定性與演化」）。而且這個說法相當吻合：在同一個圓盤內共同成長的行星，自然會落入那些整齊的共振軌道。問題在哪？脈衝星會用猛烈的輻射轟炸這種圓盤，往往在造星工作完成之前，就把它烤熱蒸發掉了。

兩顆死星相撞（合併假說）。 另一個熱門競爭者認為，這些行星形成自一個圓盤——當一顆伴星的物質，或是兩顆白矮星相互碰撞後，被撕碎並灑落到中子星周圍的軌道上（Wikipedia，「PSR B1257+12」）。而這個假說還有更瘋狂的分支：殘存的碎片可能富含碳，甚至可能結晶化，孕育出帶有鑽石的世界（arXiv：「白矮星—中子星雙星系統的合併」）。繞著死星旋轉的鑽石行星——但說清楚點，那只是紙上的模型，沒有任何人真的看見過。

為何我們幾乎找不到它們。 不管真相如何，有一件事是確定的：脈衝星行星極為罕見。痛苦地罕見。而這份稀有，本身就說明了一切。一項分析估計，只有大約1%的中子星前身恆星，具備正確的條件——例如一顆低質量的伴星，在超新星後奇蹟般仍維持在軌道上——才有可能孕育出脈衝星行星（AAS Nova）。這正是你預期中，從恆星死亡後罕見殘餘物所建造出的世界，應有的樣子。

這裡沒有外星人。沒有神祕信號，沒有設計的痕跡，沒有什麼在黑暗中等待——只有物理定律被推到了極限。但說真的？PSR B1257+12所呈現的，比任何陰謀論都要詭異，卻又以某種方式令人心安：它是宇宙在最不可能的墳墓上也能建造行星的證明——只是它仍不肯告訴我們究竟是怎麼做到的。我們在太陽系外找到的第一批世界，竟然是最難解釋的那一批。那顆死星，守著它的秘密。至少，目前還是。

資料來源與延伸閱讀

• Wikipedia，「PSR B1257+12」
• Wikipedia，「PSR B1257+12 b（卓格爾）」
• 沃茲恰恩，《科學》期刊，264:538（1994），「確認繞PSR B1257+12公轉的地球質量行星」
• Space.com，「系外行星週年紀念：25年前首批外星世界獲得確認」
• astrobites，「第一顆系外行星的發現」
• AAS Nova，「為何脈衝星行星如此罕見？」
• arXiv，「超新星回落盤的穩定性與演化」
• arXiv，「PSR B1257+12行星系統共振」
• Universe Magazine，「脈衝星行星是什麼？」

Sources & further reading

• https://en.wikipedia.org/wiki/PSR_B1257+12
• https://en.wikipedia.org/wiki/PSR_B1257%2B12_B
• https://www.science.org/doi/10.1126/science.264.5158.538
• https://www.space.com/35253-exoplanet-discovery-anniversary-25-years.html
• https://astrobites.org/2023/01/02/pulsar-planets/
• https://aasnova.org/2016/10/11/why-are-pulsar-planets-rare/
• https://arxiv.org/pdf/astro-ph/0102478
• https://arxiv.org/pdf/astro-ph/9804096
• https://universemagazine.com/en/in-the-rays-of-a-dead-sun-what-are-pulsar-planets/
• https://arxiv.org/pdf/1608.08636