行星能有多古老?

2021-01-08 騰訊網

行星能活多久?人類發現127億歲的行星,科學家如何確定它的年紀

宇宙中天體的年齡一般都以「億歲」作為計量單位,那麼你聽過的年齡最大的行星有多古老呢?

眾所周知,我們的地球已經有46億歲的高齡,這個數字相對於我們人類區區百年的人生來說,這是一個天文數字,畢竟我們整個人類文明才不過數千年。但是在這個已經存在了138億年的浩渺的宇宙中,我們地球的年齡還是非常年輕的。

今天,我們就一起穿越茫茫星河,前往宇宙深處,去尋找宇宙中那些絢爛的星空奇蹟。

行星作為宇宙中最常見的天體之一,光我們太陽系就有8個,其來源與恆星基本一致,最初都是一團原始的宇宙星雲。從太陽系以內的行星(系內行星)來看,我們知道行星是有著固定軌道,圍繞著母恆星穩定運行的大質量天體。那麼太陽系以外的行星(系外行星)是什麼樣子的呢?

「這漫天的繁星,每一顆都是太陽」,恆星的數量數不勝數,它們和太陽類似,很多恆星都有著屬於自己的附屬天體。這些圍繞著別的恆星穩定運動的天體被我們人類稱之為「系外行星」,而「瑪土撒拉」就是其中最特殊的一顆系外行星。

「瑪土撒拉」是我們人類迄今為止發現最古老的行星,根據天文觀測和計算,科學家們認為它已經存在超過127億年以上了,大約是我們地球年齡的3倍,比宇宙年齡也只小了約10億年左右。從某種程度上來說,「瑪土撒拉」可以說是我們這個宇宙演化發展的見證者,雖然它自己並不知道。

那麼「瑪土撒拉」究竟扮演著怎樣的宇宙奇蹟呢?我們人類又是如何發現這顆遙遠的天體的呢?

「瑪土撒拉」位於M4球狀星團的邊緣,距離我們地球大約10000光年,我們如今觀測到的「瑪土撒拉」是它一萬年前的樣子。「瑪土撒拉」所在的M4球狀星團是位於天蠍座的一個鬆散星團,這個星團的歷史十分古老,預計誕生於118-128億年前。

1995年,星空巡視者「哈勃望遠鏡」在M4星團發現了一顆古老的白矮星「PSR B1620-26B」。白矮星我們科普過,這是一種演化到晚期的低光度,高密度,高溫度的恆星,其前身是一些質量較小的恆星。沒有意外的話,我們的太陽在大約50億年後也會因為內部的氫元素消耗完畢,而變成一顆白矮星。

在M4星團發現的這顆白矮星存在的時間十分古老,科學家們還在其不遠處發現了它的一顆脈衝伴星「PSR B1620-26」,二者組成了一個神奇的雙星系統。我們所發現的「瑪土撒拉」就位於這個雙星系統內,這意味著它擁有兩顆母星,於是根據母星的名稱,科學家們將「瑪土撒拉」命名為「PSR B1620-26c」。

那麼科學家們是如何計算出「瑪土撒拉」的真實年齡的呢?

這就需要我們回到天體的起源,一般來說,同一星系的天體是來源於同一個原始星雲的。我們的地球和太陽就是如此,它們都源於原始太陽星雲,星雲的大部分物質組成了太陽,而其它的一些邊角料就變成了其他的行星和別的小天體(衛星,矮行星,小行星,彗星等)。因此,我們會發現,地球與太陽的年齡幾乎是一樣的。

基於這個原理,我們只需要算出一顆恆星的年齡,就能間接算出這顆恆星內附屬行星的年齡了。確定恆星年齡的方法相對比較簡單,我們只需要知道這顆恆星的光度,質量,溫度和元素豐度後,結合恆星演化的數學模型,就能基本確定這顆恆星的年齡了。

經過一系列的觀察測量,科學家們算出「PSR B1620-26」的年齡大約在127億歲左右,這就意味著「瑪土撒拉」存在的時間也是127億年左右。同時,科學家們還計算出「瑪土撒拉」的質量大約是太陽系木星質量的2.5倍,這意味著它極有可能是一顆氣態行星。

當然,遺憾的是,由於10000光年的距離實在是太遙遠,現有的觀測技術使得科學家們現在還無法確定它的具體數據和樣貌,但是經過觀測,我們知道「瑪土撒拉」距離其母星白矮星約23個天文單位,其公轉周期約為100個地球年。

127億年的宇宙演化,「瑪土撒拉」一定經歷了無數的滄桑巨變,科學家們認為,「瑪土撒拉」和它所在的雙星系統極有可能是重新組合而成的,它們一同誕生於127億年前的原始星雲。

宇宙不記年,時光飛逝,「瑪土撒拉」的母星隨著自身氫元素的消耗,慢慢變成了一顆白矮星,「瑪土撒拉」的軌道也隨著發生了巨大的變化。星團內恆星密度相對較大,某一天,一顆外來的脈衝星闖入了「瑪土撒拉」所在的殘餘星系,並且捕獲了它的母星,又過了很長的時間,一個全新的雙星系統出現了,而「瑪土撒拉」也得以幸運的在這個新的系統中運行,直到現在。

根據最新的觀測結果,科學家們驚奇地發現,「瑪土撒拉」所在的雙星系統正朝著星團的核心區域移動,這意味著這個雙星系統極有可能和其它的恆星發生對對碰,從而引發恆星大衝撞,也許這時候的「瑪土撒拉」會消失在這場壯觀的恆星撞擊中。當然,如果運氣好的話,它也許會成為宇宙中一顆孤獨的流浪行星。

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