我們知道，宇宙從誕生之初到現(xiàn)在已經(jīng) 138 億年。在這 138 億年間，宇宙中形成了無數(shù)的行星。這些行星有些剛剛誕生于原行星盤，有些則是像地球一樣正值壯年，而有些卻早已隨著宿主恒星的死亡灰飛煙滅。那么在現(xiàn)存的行星當(dāng)中，已發(fā)現(xiàn)的最古老的會是哪一顆呢？

夜空中肉眼可見的這些恒星，它們通常都是至少幾倍太陽質(zhì)量以上的大質(zhì)量恒星。我們知道，恒星質(zhì)量越大壽命越短，所以對于這些大質(zhì)量的“短命鬼”來說，在它們周圍即使有行星年齡也不會太大。

那紅矮星這種小質(zhì)量恒星，它們可是稱得上“壽與天齊”，壽命通常可達(dá)百億、千億甚至萬億年，那最古老的行星有沒有可能出現(xiàn)在紅矮星周圍呢？

之前說過，宇宙的初代恒星應(yīng)該都是些不含金屬元素的超大質(zhì)量恒星，很明顯紅矮星這種“小不點”出現(xiàn)的應(yīng)該沒那么早。這在觀測上也得到了證實，目前觀測到的紅矮星幾乎都富含金屬，說明構(gòu)成它們的材料少不了上代恒星的參與。

另外初代恒星由于不含金屬元素，這非常不利于行星的形成。根據(jù)傳統(tǒng)的行星形成理論，行星需要先有一個金屬的核心，然后才能通過吸積快速增加質(zhì)量形成足夠大的行星。所以不說無金屬星，就是貧金屬星它周圍的行星都很罕見。

那么古老的行星會在哪呢？

其實剛才的推測大體思路是對的：行星要想足夠老，恒星年齡小不了。那么老年恒星哪里尋，球狀星團(tuán)可以找一找。

被喻為“恒星養(yǎng)老院”的球狀星團(tuán)，它里面的恒星通常都是些百億歲的“老人”。有些星團(tuán)本身的年齡甚至比宿主星系還要老，這就像生活中有些老人，他們往往親眼見證了所在城鎮(zhèn)的興衰。

但是不管是大質(zhì)量恒星，還是質(zhì)量相對較小的二代恒星，它們都會隨著時間的推移最終壽終正寢。一旦宿主恒星經(jīng)歷超新星爆發(fā)，對于它附近的行星來說，想要幸存下來…… 也不是完全沒有可能。

1993 年，天文學(xué)家在位于天蝎座的球狀星團(tuán) M4 中，發(fā)現(xiàn)一個雙星系統(tǒng)中的脈沖星它的自轉(zhuǎn)速率存在明顯異常。

經(jīng)過計算研究人員認(rèn)為，這顆脈沖星應(yīng)該不止一顆伴星，在更遠(yuǎn)的距離上可能存在著第二顆伴星。鑒于第二顆伴星的質(zhì)量非常小，可能只有太陽質(zhì)量的 1% 左右，所以這意味著它可能是一顆褐矮星或者是行星。

原本這顆脈沖星被命名為 PSR B1620-26 A，它的伴星名字與之相同，只是后綴由 A 變?yōu)榱?B（PSR B1620-26 B），所以這第二顆小伴星的后綴便被命名為 c（PSR B1620-26 c）。后來人們發(fā)現(xiàn)，后綴為 B 的這顆伴星它的質(zhì)量僅有 0.34 倍太陽質(zhì)量，壓根就不是顆中子星，而是一顆白矮星，所以人們將其更名改姓為 WD J1623-266。而后綴為 c 的這個小家伙則被歸為它們的一顆行星 ——PSR B1620-26(AB) b。

從這個命名可以看出，這顆行星它不是圍繞脈沖星（A）在轉(zhuǎn)，也不是圍繞白矮星（B）在轉(zhuǎn)，而是圍繞它們兩個（AB）在轉(zhuǎn)。沒錯，這是一個環(huán)雙星系統(tǒng)！

不管怎樣，由于星團(tuán)中的恒星幾乎都是同一時期誕生的，而行星通常又是與主星一起形成的，因此這顆行星的年齡有可能和星團(tuán)一樣古老。

球狀星團(tuán) M4 的年齡預(yù)計在 127 億歲上下，所以如果這顆行星和預(yù)想的一樣，那么它的年齡應(yīng)該也在 127 億歲左右，差不多誕生于大爆炸后 10 億年的宇宙黎明時期。

作為迄今為止發(fā)現(xiàn)的最古老的行星，人們借用《希伯來圣經(jīng)》中最長壽的人稱其為“瑪土撒拉”（英語也音譯為“瑪士撒拉”）。

注意：這個和“比宇宙年齡還大”的那個“瑪土撒拉星”是兩碼事。那個“瑪土撒拉星”是顆恒星（HD 140283），估算年齡在 144 億年左右。但由于數(shù)值的不確定性很大，所以它與宇宙年齡并不沖突。

說回“瑪土撒拉”這顆行星，關(guān)于它的起源目前仍然不能確定，研究認(rèn)為它很可能并不在今天發(fā)現(xiàn)它的這個地方形成的，而是隨著某顆恒星（比如說這顆白矮星的前身）被脈沖星捕獲來的。

之前脈沖星行星那期里說過，作為脈沖星的行星，通常來說它要么是在脈沖星周圍新形成的，要么是恰巧路過被脈沖星捕獲的，甚至也有可能是由伴星演變來的。

而關(guān)于這顆行星，天文學(xué)家們的猜測則更為復(fù)雜，當(dāng)時可能是這樣：

一顆行星隨著一顆恒星一起在星團(tuán)核心的外圍形成。隨著時間流逝，慢慢地它們開始向核心遷移。后來在那里它們遇到了一對中子星雙星，隨后這顆外來的恒星帶著自己的“孩子”（也就是這顆行星）作為第三者加入了該雙星系統(tǒng)，然后在不穩(wěn)定的三體運動中，中子星的“原配”被踢了出去，于是原本的中子星雙星變成了中子星、主序星，外加一顆行星。

之后隨著時間的推移，這顆主序星逐漸膨脹成一顆紅巨星，它的外層物質(zhì)開始被中子星剝離。而中子星有個特點，它的質(zhì)量越大體積越小。所以隨著物質(zhì)不斷落入中子星，中子星的體積變得越來越小，同時旋轉(zhuǎn)速度變得越來越快，直到自轉(zhuǎn)一圈只要幾毫秒，也就是成為了毫秒脈沖星。而旁邊的紅巨星呢，經(jīng)歷后期爆發(fā)后它最終成為了一顆白矮星。至于那顆主序星帶來的行星，現(xiàn)在則在圍繞中子星和白矮星一起公轉(zhuǎn)。

但是這個解釋存在一個問題，就是球狀星團(tuán) M4 是一個金屬含量非常低的星團(tuán)，剛才說了，根據(jù)傳統(tǒng)的行星形成理論，在這種低金屬含量的環(huán)境中行星是很難直接形成的。于是又有人給出了另一種猜測：

又是一個相互環(huán)繞的雙星系統(tǒng)，不同的是這兩顆恒星非常“親密”（距離非常近），以至于到了演化后期，其中一顆恒星膨脹到把另外一顆包裹了進(jìn)來。之后隨著物質(zhì)的流失，在它倆的外圍慢慢形成了一個星盤。隨后在恒星風(fēng)的作用下，這個星盤甚至延伸到了 100 個天文單位以上。

此時一顆恒星從旁邊經(jīng)過，在該恒星的引力擾動下，星盤中的物質(zhì)逐漸開始聚集，于是一顆行星便誕生了。該形成過程因為不需要金屬內(nèi)核這個先決條件，所以在缺少金屬元素的球狀星團(tuán)中，行星理論上確實可以這么形成。

不管哪種方式，這顆行星的年齡都不會太小，目前它已經(jīng)圍繞雙星旋轉(zhuǎn)了上百億年，那未來它會一直這么旋轉(zhuǎn)下去，直到天荒地老嗎？

由于該系統(tǒng)仍在緩慢地向星團(tuán)核心靠近，隨著恒星密度地不斷增加，若干億年后，當(dāng)系統(tǒng)再一次靠近某顆恒星時，由于小質(zhì)量天體更容易被甩出，所以這顆行星未來命運可能會脫離球狀星團(tuán)，最終成為一顆游離在星際空間的流浪行星。

參考資料

• [1]https://en.wikipedia.org/wiki/PSR_B1620%E2%88%9226_b

• [2]https://en.wikipedia.org/wiki/PSR_B1620%E2%88%9226

• [3]https://en.wikipedia.org/wiki/HD_140283

• [4]http://exoplanet.eu/catalog/psr_b1620-26_(ab)_b/

• [5]https://www.nature.com/articles/365817a0

• [6]https://iopscience.iop.org/article/10.1086/307771/

• [7]https://academic.oup.com/mnras/article/355/4/1244/992851

• [8]https://www.science.org/doi/10.1126/science.1086326

本文來自微信公眾號：Linvo 說宇宙 （ID：linvo001），作者：Linvo

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總結(jié)

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