银河快报

银河系第二行星到底有多大?这事儿得从一次找错了说起

上周末我窝在沙发上翻一本旧天文杂志,手指头划过一张银河系俯视示意图,忽然就愣住了——太阳系旁边那颗被标成“第二行星”的天体,图上看着也就指甲盖大小,标注的数字却让人眼珠子差点掉出来,我盯着那个数字看了足足十秒钟,脑子里只有一个念头:这玩意儿是真的大,大到我们日常那套“大小”概念完全失灵。

你先别急,我知道你在想什么,银河系第二行星?银河系里那么多恒星系统,哪来的“第二行星”?这个问题本身就是个坑,而掉进这个坑里的人,包括四十年前一群正经的天文学家。

那个“第二行星”的乌龙,其实是个很值钱的错误

1979年,天文学家在银河系中心方向发现了一个诡异的射电源,它不停地闪烁,忽明忽暗,像是有人在宇宙深处拿手电筒发摩斯密码,当时的研究团队给它起名叫人马座A*,但没人知道它是什么,更离谱的是,在那之前就有人观测到银河系中心似乎存在一个极其致密的引力源,周围好几颗恒星围着它疯跑,轨道速度快到离谱——其中一颗叫S2的恒星,围着这个看不见的东西转一圈的线速度可以达到每秒7650公里,接近光速的2.5%。

然后有人翻了翻旧数据,发现银河系中心有好几个类似的天体候选者,最早被编目的时候,有人开玩笑说“排第二个那个,说不定是颗行星”,这个说法后来被证伪得彻彻底底——那不是行星,那是一个质量相当于430万个太阳的超大质量黑洞

但“银河系第二行星”这个名号,就这么稀里糊涂地留在了某些过时的科普资料里,你现在去翻上世纪八十年代出版的老天文书,还真能找到类似的说法,所以当你在网上搜到“银河系第二行星”这个词条的时候,要小心了——你搜到的东西很可能指的是一个压根不是行星的东西,而这个误会本身比真相还有意思。

如果较真,“第二”这个排名本身就站不住脚

我们先把话说清楚:银河系直径大约10万光年,里面有至少1000亿颗恒星,开普勒望远镜的观测数据告诉我们,平均每颗恒星大概有至少一颗行星,这意味着银河系里的行星总数,少说也是千亿级别。

你告诉我,在这千亿颗行星里,哪个是“第二”?

排名逻辑 对应的“第二行星” 实际情况
按发现时间排 飞马座51b(1995年发现的第一颗系外行星是飞马座51b,但它是第一个被证实的,之前还有争议发现) 所谓“第二颗”取决于你认可哪个发现序列,不同数据库给出的答案不一样
按距离太阳系远近排 比邻星b周围如果还有一颗更近的行星 比邻星是目前离太阳最近的恒星,距离4.24光年,它所拥有的行星系统里,目前确认的只有比邻星b和比邻星c
按银河系坐标排 银河系没有一个统一的“行星编号系统”,这个排名毫无意义
按质量排 可能是一颗超级木星或者褐矮星 已知最大系外行星的质量上限大约在13倍木星质量附近,超过这个数就变成褐矮星了,而银河系第二大的行星到底是谁,目前根本没法确定

你看,每一种“排名”都会指向一个完全不同的天体。“银河系第二行星”这个词组本身就是个伪命题,它不是一个天文学术语,而是一个语言陷阱。但这一点也不妨碍我们去追问一个更有意义的问题:银河系里那些“前几名”的行星,究竟能大到什么程度?

已知最大的系外行星,和你想的完全不一样

如果你非要找一个“银河系里大得离谱的行星”,倒是有几个候选者可以聊聊,它们大得让人怀疑人生——不是凭感觉的那种大,是数据砸在脸上让你不得不信的那种大。

ROXs 42Bb:直径是木星的2.5倍

这颗行星位于蛇夫座方向,距离地球大约440光年,它的质量大约是木星的9倍,但半径却达到了木星的2.5倍,你可能会觉得奇怪,质量只有木星9倍,体积怎么会膨胀到2.5倍?原因在于它是一颗刚刚形成不久的行星,还在冷却收缩的过程中,表面温度高达2000开尔文左右,热胀冷缩让它的体积格外蓬松。

如果把它放在太阳系,它会比土星的轨道还要大出一截,夜晚抬头看天,它自己就是个暗红色的小亮点,表面热到能熔化钢铁。

GQ Lupi b:半径是木星的3到4倍

天文学家对这颗天体的分类其实很犹豫,它围着恒星GQ Lupi转,质量大约是木星的20倍左右,半径根据不同的估算有大有小,但普遍认为在3到4倍木星半径之间。如果这个数据属实,它可能是已知半径最大的行星级天体之一。

问题是,20倍木星质量已经踩在了行星和褐矮星的边界线上,国际天文学联合会规定,超过13倍木星质量的天体就可以进行氘聚变,算是褐矮星而不是行星了,但GQ Lupi b恰好处在这个模糊地带,到底是行星还是失败的恒星,学术界自己也在吵架。

开普勒-1658b:一颗正在被恒星吞噬的“烤热行星”

这颗行星距离地球约2600光年,半径大约是木星的1.07倍,但它的轨道离母星极近,公转一圈只要3.85天,母星的潮汐力正在把它一寸一寸地拉向自己,预计几百万年内这颗行星就会被彻底吞掉,它虽然不算特别大,但它是开普勒望远镜发现的第一颗候选行星,从发现到正式确认用了十年,之所以提它,是因为这种濒死的行星告诉我们一个扎心的事实:体积再大的行星,在宇宙尺度上也不过是一粒尘埃,说没就没

“行星有多大”这件事,首先得看你站在哪里

我小时候第一次看到太阳系行星大小的对比图,觉得木星已经大到没边了——地球在木星面前就像一颗弹珠摆在一个瑜伽球旁边,后来才意识到,木星的体积是地球的1300倍,而太阳的体积是木星的1000倍,然后参宿四登场了,它的体积是太阳的7亿倍左右。

到这里我的大脑已经彻底放弃处理这些数字了。

人类的大脑是用来感知几米到几百米这个尺度的。我们祖先进化了几百万年,需要判断的是前面那棵树有多远、那只猎物有多大、这个山洞能不能装下整个部落,宇宙尺度的数字一旦超过某个量级,我们对“大小”的理解就完全失灵了,“大”变成了一个抽象概念,和“一千亿”这个数字一样——你嘴巴上说得出来,脑子里根本没法真正感受。

所以当我说“某个行星的半径是木星的3倍”的时候,你听到的是一串音节,而不是一个能让你膝盖发软的尺度。但你可以试试这个土办法:在脑子里想象地球,然后把它放大到1300倍变成木星,再把这个木星放大到3倍。对,就那么大,你银河系第二行星也好,第一百亿行星也罢,真摆在你面前的话,你连震惊都来不及,就已经被引力撕碎了。

照片里的东西,可能比行星本身更有意思

说到配图,我这里有两张照片想给你看看,第一张是欧洲南方天文台的甚大望远镜拍摄的人马座A*区域的恒星运动轨迹叠加图,图上那些弯弯绕绕的彩色线条,是银河系中心最内侧的几颗恒星在二十年间的运动轨迹,你能清清楚楚地看到它们绕着同一个看不见的点打转,轨道漂亮的像教科书插图,而那个点——就是那个被某些人误当成“第二行星”的超大质量黑洞。

我每次看这张图都有种奇怪的感觉,这些恒星的质量动辄是太阳的几十倍,跑起来的速度快得不像话,可它们在一个比它们重430万倍的东西面前,乖得像一群围着操场跑圈的小学生,这种力量对比的悬殊感,比任何尺寸数字都让人头皮发麻。

第二张是艺术家根据观测数据绘制的系外行星ROXs 42Bb的想象图,画面上那颗暗红色的巨行星正在缓缓旋转,背景是它暗淡的母星和密密麻麻的星场,它表面的云带被内部热量烤得翻涌不止,看起来像一块烧红的巨大炭团,我知道这是画出来的,但数据是真实的——光谱分析告诉我们这颗行星的大气里含有水蒸气和一氧化碳,温度、半径、质量都是有观测依据的,它不是凭空想象的产物,而是数据穿上了一件我们能看懂的衣服。

这两张图放在一起看,有一种残酷的幽默感:银河系中心那个430万倍太阳质量的巨兽,曾经被人当作“第二行星”;而真正堪称“银河系最大行星之一”的那个家伙,却藏在一个不起眼的角落,默默膨胀着,等着被时间冷却。

把脑子里的尺子先丢掉,反而能看得更清楚

我写这些的时候,外面天已经黑了,从窗户望出去,能看见猎户座的腰带斜斜地挂在天上,参宿四就在猎户座的左肩位置,那颗体积比太阳大7亿倍的红超巨星,这会儿看起来就只是个微微泛红的小光点,它如果取代太阳放在太阳系中心,表面会一直延伸到木星轨道附近——而我们站在几光年甚至几百光年之外看过去,它不过是万千光点中的一个。

所以回到开头那个问题:银河系第二行星有多大?答案取决于你问的是哪个“第二”,如果你问的是那个历史上被误会的对象,那它430万个太阳质量,大到扭曲了周围整个时空,如果你问的是已知最大的真实行星候选者,那它差不多是木星的三四倍半径,正在一个我们这辈子永远到不了的地方缓缓旋转,如果你问的是一个还没有被发现、静静待在某颗暗淡恒星旁边的巨行星——那我可以很确定地告诉你,它一定存在,而且它的大小,不会比我们已经见过的那些更客气。

银河系有一千亿颗恒星,每颗恒星都可能带着自己的行星家族,我们到目前为止确认发现的系外行星只有五千多颗,连冰山一角都算不上,人类最远的探测器旅行者一号飞了快五十年,才刚刚飞出太阳系的边缘,换句话说,我们连自家院子的篱笆都还没摸到,却已经在给整个银河系的行星排座次了。

这挺自大的,但我觉得也挺好——这种自大里带着一种不管不顾的好奇心,而正是这种好奇心,让我在那个周末的沙发上翻开了那本旧杂志,然后写了这些东西给你看。

银河系第二行星到底有多大?这事儿得从一次找错了说起

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