由恆星變成的鑽石行星

在距離我們大約4千光年遠，銀河系的巨蛇星座中，有個「脈衝星-行星」雙星系統正發出快速又規律的心跳。來自澳、德、義、英、美的一群天文學家，透過64米的Parkes電波望遠鏡正在傾聽這則宇宙傳來的新鮮事。

這次，天文學家認為他們發現了一顆「純鑽石行星」，意思是：雙星系統其中之一顆恆星正在發生罕見的變化。PSR J1719-1438這個脈衝雙星，位置在地球距離銀河系核心大約1/8的地方，也是銀河系盤面恆星聚集處。

像一個燈塔般，PSR J1719-1438週期性地向四圍射出無線電波信號，並且因快速自轉- 每分鐘可轉１萬次 – 而達到「毫秒」脈衝星的標準。當研究人員第一次注意到這個每130分鐘發生一次的規律調變（modulation）時，他們也明白，這個規律的調變模式很可能是由一個planetary proportions發出的訊跡。

有了調變的資料在手，科學家除了知道這顆脈衝A星正受到另一顆較小的伴星B的重力拉扯以外，同時還可以斷定另外兩件事情：一、較小的伴星B每2小時又10分鐘就環繞脈衝A星一次，而兩個天體彼此的距離僅約60萬公里，只比太陽的直徑略小一點；二、因該顆伴星B非常貼近脈衝星A，所以倘若伴星直徑大於6萬公里，（亦即小於木星直徑的一半），脈衝星的重力應該會將它扯碎。

由較小的伴星B演變而來的鑽石行星，本來其實也是一顆大質量恆星，只不過長期以來在虹吸作用下，它本來的物質遭脈衝A星吸空了，以致如今只剩下一顆小小的核。值得一提的是，該團隊是在多達20萬GB (Gigabytes)的資料中,透過超級電腦及特殊程式搜尋而得這顆罕見脈衝星。超級電腦的運算力由Swinburne University of Technology, 英國The University of Manchester 和義大利INAF-Osservatorio Astronomico di Cagliari 等聯合提供。

我們怎麼知道脈衝A星正在吸乾它的同伴B？又怎知這顆小伴星B的成分是「鑽石」呢？

J1719-1438是一顆快速自旋的「毫秒」脈衝星，每分鐘自轉可達1萬次，質量是太陽1.4倍，但直徑只有20公里。已知資料顯示約70%的毫米脈衝星都有伴星，當其中一顆欣欣向榮、速度越衝越快，代價卻是它的同伴星會失去質量、越縮越小，變成白矮星。由於脈衝星J1719-1438 和它的伴星之間距離非常非常近，這導致較小的伴星的命運最後成為一顆密度非常高的「白矮星」，不僅失去外層，連99.9%的質量最後也都漸漸被轉移（吸空），所殘餘的物質主要只剩下碳和氧，不太可能像一般恆星那樣以較輕的氫和氦等元素為主要構成成分，再加上以密度而言，這種物質必定是以結晶體的形式存在，因此，意思就是，這顆恆星的主要成分應該會與鑽石很類似。

至於像J1719-1438這樣一個脈衝雙星的前身，很可能是一些又稱為「超緻密低質量X射線雙星」的系統，經過了上述模式，漸漸演化而來。

目前已知宇宙裡毫秒脈衝星並不多見，毫秒雙脈衝星的二者之一當中又有著質量是行星等級的伴星，意味著這顆罕見的「脈衝星-行星」雙星應該屬於例外，並非規律常態，需要特定條件才會發生。(Lauren 譯）

資料來源：中研院天文網

引用自臺北天文館之網路天文館網站