“吴丝蜀桐张高秋，空山凝云颓不流。江娥啼竹素女愁，李凭中国弹箜篌。昆山玉碎凤凰叫，芙蓉泣露香兰笑。十二门前融冷光，二十三丝动紫皇。女娲炼石补天处，石破天惊逗秋雨。梦入神山教神妪，老鱼跳波瘦蛟舞。吴质不眠倚桂树，露脚斜飞湿寒兔。”——李贺《李凭箜篌引》
最近和香菇重温SYFY的苍穹浩瀚，开启了尘封已久的，对行星轨道参数、恒星生命周期的诸多记忆，才蓦然想起，已经把对天文的爱好搁置了那么久。
大理才村，洱海畔，凌晨一点，叫醒睡迷糊的香菇，一起登上客栈楼顶，香菇第一次被一泻银河与无数星辰深深震撼，十三年了。
小谷围岛东校区，本科宿舍楼顶，三五好友，凉席被褥，追狮子座流星雨，满打满算，十五年了。
牟平海边，渔家院中，夏雨过后，碧空如洗，残阳既逝，书童第一次被一泻银河与无数星辰深深震撼，十七年了。
记得那时候，正是陆续发现系外行星（太阳系外行星）的时期，很好奇如今情况如何。
搜了一圈书，三两天的时间，读完了这本2023年9月出版，介绍系外行星的《二十个世界：系外行星的非凡故事》。
前面放的引诗，是义务教育阶段所学过的，心目中最怪异的一首诗。
这首七言乐府诗，基本对仗押韵，但读起来，又有种不太协调工整的感觉。再看诗中意象，更是有种光怪陆离之感。神妪，老鱼，瘦蛟，寒兔，好一个奇葩共赏！
记得曾经，时不时惊爆新发现系外行星的新闻，时不时蹦出个“超级地球”。仔细去看内容，哈，经不起推敲，标题党，单单知道个轨道参数，怎么可能判定宜居不宜居。
系外行星的异星世界，当然要像李凭箜篌引中的意象一般，光怪陆离、老鱼跳波才对。
一 热木星
30年前，我们只知道8颗行星。而如今，我们观测到了5893颗（据Grok）系外行星。
书中第一章章节名：陌生的世界。
受限于观测手段，很多系外行星，是通过掩星（行星运行到宿主恒星前方）观测到的。
因此，我们目前观测到的很多系外行星，都具有相对较短的公转周期、且距离宿主恒星比较近的特点。
这么观测出来的，包括人类1995年观测到的第一颗系外行星51 Peg b在内，很多都是热木星（Hot Jupiters）。
所谓热木星，或气态巨行星，质量接近或超过木星（0.3至10倍木星质量）。
它们的轨道非常靠近母恒星（周期通常<10地球日），因此容易通过掩星法观测到。
热木星太接近宿主恒星，通常已经被潮汐锁定，行星的一面，永远面朝母星。因此行星表面温度极高，昼夜半球温差也很大（如果没有大气层）。
狂野且不宜居的行星，约占已确认系外行星的10-15%。因探测偏差，早期发现较多。
发现了如此多热木星，这么奇怪的东西，或许侧面也可以说明，拥有行星的恒星系统，在宇宙应该是普遍存在的（地外生物存在可能性更大啦！）。
51 Peg b的艺术家想象图和基本已知参数，发现者因此获得诺贝尔物理学奖
二 超级地球
我们当然对这些狂暴的热木星世界没什么兴趣，我们关心的是类似地球的行星。
2021年圣诞节，詹姆斯·韦伯望远镜升空，我想，应该终于能够看清，那些位处宜居带的系外行星，究竟有没有适宜的大气层了吧。
我太天真啦。
如果一颗行星所接收到的来自其恒星的光和热的总量恰好使它的表面能够维持液态水的存在，那么就可以说这颗行星处于宜居带中。
关于类太阳恒星周围的宜居带中存在的类地行星的数量，两个研究团队得出了完全不同的结论。其中一个团队认为大约22%的类太阳恒星周围的宜居带中存在类地行星。而另一个团队的数字是2%。
22%和2%，尽管相差一个数量级，可远远谈不上，达到10的n次方之一这种概率，不是么？
如果你知道德雷克公式，这是用来估计银河系之中，能够以无线电和地球通讯的外星智慧文明数量：
我们来遍历一下这些参数：
首先，银河星系大约拥有1,000亿至4,000亿颗恒星（远多于人类数量），这是一个非常非常大的基数。
现在我们知道，fp和ne，似乎都不算太差的数字。
但是剩下的四个参数，就很难确定了。
那么观测中，发现了哪些类似地球的行星呢？
根据微引力透镜事件的特征分析，天文学家估计OGLE-2005-390L b的质量相当于地球的5.4倍，比海王星的1/3还要少。
所以，再一次，我们遇到了一个异星世界，而我们在太阳系中无法找到与它相似的行星。它的大小处于类地行和冰态巨行星之间。像这样的行星世界，我们既可以把它称为超级地球，也可以称为小海王星。
超级地球！这个名字太振奋人心了吧。
但是，超级地球恰好位于宜居带，这可不容易了。
OGLE-2005-390L b所环绕的是一颗小型恒星。这颗恒星的质量小于太阳质量的1/4。OGLE-2005-390L b的微引力透镜事件的特征表明，它与恒星的距离至少相当于2.1个地日距离。
你知道了，这是一片寒冷的异星冰世界。
OGLE-2005-390L b的艺术家想象图，母星质量只有太阳1/4，它却距离母星达2.1日地距离，太冷了！
三 啱啱好星
究竟哪里，才会有一颗啱啱好（刚刚好）的世界，温暖，舒适，宜居，成为孕育生命的渊薮？
本节所要介绍的行星是开普勒-10b。这颗行星是在2011年被发现的，即发现开普勒-36系统的前一年。开普勒-10b是一颗“类地”行星。对于这颗行星，这个“类地”倒是名副其实的。
开普勒-10b是一颗小型行星，半径相当于地球半径的1.47倍。通过观测这颗行星所导致的其恒星光谱上的黑线的变动，天文学家发现它的质量相当于地球质量的3.3倍。根据质量和半径，天文学家计算出开普勒-10b的密度相当大，属于岩质行星这一类。它是由岩石和铁构成的，就像水星、金星、地球和火星。
开普勒-10b在其星体结构上与地球相似。同时，它所环绕的恒星也类似于太阳。不过，它在另一个方面却与地球完全不同，那就是它的表面温度。开普勒-10b极为靠近它的恒星，所以处于潮汐锁定状态。它的一面永远朝向它的母星，接收到的恒星辐射远远要比地球大得多。这两个因素决定了它的昼侧温度达到了大约1500℃。这意味着它无法孕育出基于液态水的生命。我们可以把它看作一颗炽热的类地行星或一颗超级水星。
开普勒-10b的发现具有重大意义，它标志着第一颗被发现的系外岩质行星。
艺术家想象中的Kepler-10b的地表，由于距离母星太近，这是一颗炽热的熔岩地狱星。
尽管开普勒-10b显然不宜居，但令人乐观的是，更多的岩质行星被发现。其中有一些，的确很有潜力，类似地球！
由于TRAPPIST-1放射出的光线相对较少，TRAPPIST-1的宜居带也比像太阳这样温度更高的恒星离得要近得多。尽管非常靠近恒星，并且公转轨道周期很短，但在TRAPPIST-1系统中的某颗行星也许能够支持液态水的存在。
TRAPPIST-1e是一颗大小与地球相当的行星。而它的表面是否存在液态水，取决于它的大气成分。然而，它处于一个与我们地球完全不同的天体物理环境之中。它的一个半球处于永远的黑夜之中，而另一个半球则不断地被它的恒星所加热。
看起来还是很有希望的嘛！但是这些系外行星，离我们实在太远了，我们很难确切知道，它们究竟大气组分如何，更不必说地表又是怎样的情况。
詹姆斯·韦伯望远镜最近观测结果，发现TRAPPIST-1a和1b的大气已经完全被母星剥离，但没有提供TRAPPIST-1e的更多信息。
TERAPPIST-1系统中，陆续发现了整整7颗岩质行星，不可思议！
Grok说，最接近地球的岩质行星，本书当中并没有提及，同样是由开普勒望远镜，2015年发现的，开普勒-452b。
开普勒-452恒星比太阳大10%左右，诞生了60亿年，太阳年轻一点，46亿年。
开普勒-452b的半径大概相当于地球1.6倍，质量5倍左右，因此被归为超级地球。
它与母星的距离大约相当于1.05个日地距离（非常接近地球），公转周期385个地球日。
但是开普勒-452系统距离我们太远了，1400多光年，我们对开普勒-452b的大气成分，依然一无所知。
无论如何，我们仅仅发现了不到6000颗系外行星而已，即使宜居星球的比例非常小，基数依然非常之大。
即使大气成分适合孕育生命的可能性非常小，基数依然是大的。
Grok这么说，挺有道理的：
宇宙中生命可能广泛存在，但类似人类的高等智慧生命或极为稀缺。 系外行星研究表明，银河系内约有数亿颗宜居带行星，含碳、氢、氧等生命基本元素普遍存在，陨石和星际尘埃中也发现有机分子，暗示简单生命（如微生物）可能普遍。地球上极端环境中的微生物进一步支持这一可能性。然而，从简单生命演化到高等智慧生命需跨越复杂门槛，如多细胞结构、神经系统发育等，地球耗费40亿年才出现人类，显示其偶然性。“大过滤器”假说提出，智慧生命可能因环境灾难或自我毁灭而罕见，费米悖论也暗示智慧文明稀疏或信号难以探测。地球生态系统是类比：生命形式多样，但仅人类拥有高等智慧。当前技术局限无法确认系外生命，未来如詹姆斯·韦伯望远镜可能通过大气光谱揭示生物标记。智慧生命或因时间、空间分布稀疏，难以接触。宇宙或充满简单生命，但高等智慧生命可能是罕见的“宇宙孤例”，需更多观测验证。
Kepler-452b艺术想象图，以及与地球基本参数的对比
三 流浪行星
如果你知道，刘慈欣有一部小说《流浪地球》，描述太阳即将发生氦闪，人类构建行星发动机，将地球推离轨道，寻找新太阳的故事。
其实宇宙之中，的确有流浪的行星，而且陆续发现了若干颗。研究估算，甚至可能大量存在。
与HR 8799 b的这种相似性，让PSO J318.5-22从原本注定籍籍无名地被归入天体的一个大类别之中的褐矮星，变成了更为有趣的东西，一颗可能形成的年轻行星。天文学家测算了它的位置、穿过天空的运动方式、视向速度和与地球的距离。这些都表明PSO J318.5-22与绘架座β移动星群以同样的运动方向穿过太空。这意味着，它很可能与绘架座β移动星群有着同样的起源，因此它们有着同样的年纪。天文学家根据这一点推测它的年纪大约为2400万年。根据PSO J318.5-22的年纪，以及所观测到的亮度、颜色和距离，天文学家可以算出它的质量大约相当于木星质量的8.5倍。这使我们明确得知，它的质量低于行星质量的最高限度，即木星质量的13倍，这是引发星体内核中的氘聚变反应的最低质量限度。那么，它是一颗单独在太空中游荡的行星。这颗行星为什么会单独在银河系中游荡而没有它的母星呢？
宇宙中孤独流浪的PSO J318.5-22艺术想象图
四 恒星守灵者
恒星现在推动着自己走向死亡的终结。铁在聚变反应中生成新元素，但不会释放能量，因此也无法提供阻止恒星坍缩所需的热量。这颗恒星的内核具有非常大的质量，甚至连电子的简并压（在每个能量层级只能“容纳”有限数量的电子的奇特效应）也无法阻止它的坍缩。星核坍缩产生的冲击波导致恒星在超新星爆炸中抛掉外层。在恒星正中残留下来的，要么是一颗中子星，要么就是一个黑洞。中子星是比白矮星的密度大几百万倍的天体。如果在阿姆斯特丹铺上5厘米厚的中子星物质，那么这些物质的质量将相当于地球的质量。
中子星都很小，仅仅有大约10公里宽，却拥有恒星级的质量。这就是说，在中子星的表面有着非常强大的引力，这导致它的表面非常光滑。在中子星上的高山只会有几厘米高，否则就会因自己的重量而崩塌。
恒星死后，变成白矮星、中子星、黑洞，还会有行星围绕旋转么？
似乎不应该没有，即便死后的恒星，依然有很大质量，能提供足够引力。
我们还真发现了一些。
也许形成了PSR B1257+12的那颗恒星，具有另一颗小质量的伴星。经过一段时间后，这颗伴星也死去了。但由于它的质量较小，它在死亡后变成了一颗白矮星。随着时间推移，这颗白矮星和PSR B1257+12会因引力波而失去能量，并以螺旋形路径相互趋近。这两个天体并没有合并，白矮星一旦过于靠近PSR B1257+12，它接近这颗中子星的一侧所受到的引力将比另一侧大得多。这个引力差将把这颗白矮星撕成碎片，就像在上一节中的GD 362撕碎小行星一样。
来自解体的白矮星的物质将在PSR B1257+12附近形成一个巨大的物质盘。这些物质中的一部分将落在PSR B1257+12上，加快它的旋转速度，并点燃这颗宇宙灯塔的提灯。而另一部分物质则会形成行星，这类似于在HL Tau周围的物质盘中形成行星的过程。构成这些行星的物质都来自这颗被摧毁的白矮星。由于构成白矮星的大部分物质是碳，所以这些行星将拥有结晶化的碳质星核。这意味着在PSR B1257+12周围的行星会是10万亿兆克拉的巨大钻石。
这个过程能为脉冲星提供足够的物质，既可以形成行星，也可以加快脉冲星的旋转速度，让它起死回生。只有极少数的脉冲星拥有邻近的白矮星作为伴星，这就意味着这种解释也满足了罕见性的条件。
人类发现的首批经过确认的系外行星，迄今可能仍然是我们曾经遇到过的最为离奇的世界：环绕着一颗僵尸脉冲星运行的数颗巨大钻石。在未来，我们也许会发现更为熟悉的行星，但也有可能更为离奇。
PSR B1257+12的艺术想象图，围绕着脉冲星旋转的行星。
Grok说，截至2025年5月，类似 PSR B1257+12 这样围绕“恒星坟墓”（白矮星、中子星或黑洞）的行星数量非常有限。这些行星通常被称为脉冲星行星（pulsar planets）或围绕白矮星的行星，因其形成和生存环境极端，探测难度极高。
最近，发现了环绕白矮星运行的行星：
WD 1856+534 b：一颗围绕白矮星的木星大小行星，距地球约80光年，轨道周期1.4天，距白矮星约0.02 AU。 发现时间：2020年，由TESS（凌日系外行星巡天卫星）和JWST确认。 特性：这颗行星可能在母星演化为白矮星后幸存，或通过动态交互迁移到近轨道。表面温度极低（约164 K），是已知最冷的系外行星之一。