流离失所于星际空间的「星际恒星」和「星际行星」是什么样的天体

宇宙的每个星际空间角落都存在着诡秘的天体，比如：

■质量致密的中子星，一颗9cm³大小的中子星放在地表上就可以贯穿整个地球；

■半径是太阳2158倍的「史蒂文森2-18」红巨星，这样的体积足以装下100亿颗太阳；

■目前唯一存在生命的行星——地球；

然而宇宙中还存在另外两种诡秘的天体——星际恒星和星际行星。

图源：网络｜图解：宇宙半景图

在万有引力的物理作用下，月球围绕着地球作周期公转运动，地球围绕着太阳作周期公转运动，太阳围绕着银河系的星系核作周期公转运动。

但是有些“星际天体”却没有遵循围绕着中心引力源运行的定律，它们就好比是被逐出了狮群的雄狮，流离失所孤影一狮漫无目的地在草原上流浪。这些“星际天体”与雄狮一样，孤单一星飞行在广阔无垠的星际空间中。

“星际天体”飞行的速度十分惊人，飞行的速度甚至已经超越了第四宇宙速度，如此之快的速度足以让它们摆脱星系的束缚，向着更深空的星际空间前行。

图源：网络｜图解：逃离银河系束缚的星际天体

「星际恒星」的诞生

太阳系这种单恒星系统在宇宙中是极其罕见的，大多数的恒星系统都是双恒星系统或者两颗恒星以上的多恒星系统。所有的恒星系统都有一个共同的物理形成机制。

气体分子云在重力的作用下不断聚集坍塌，有可能会形成一个恒星胚胎，有可能会形成两个或者两个以上恒星胚胎，最终胚胎会形成多颗恒星，这种形成机制决定了星系中恒星分类的类型：多颗恒星集合在一起的紧密型和单或双颗恒星的松散型。

在银河系的边缘地带就存在许多松散型的恒星，这些恒星原本是在银河系内部的，但是随着银河系的自转，这些恒星最终会脱离银河系的束缚成为——「星际恒星」。

图源：网络｜图解：星际恒星

成为星际恒星的方式：

■方式一·超新星爆发：

大部分的星际恒星都是年迈的恒星·白矮星，这些恒星在青春期的时候原本是位于银河系中心区域的，但是随着银河系的旋转它们会被带动到银河系的边缘区域，从中心到边缘的这趟旅行会花费数十亿年，原本是青春期的恒星也变成了暮年的恒星残骸·白矮星。

白矮星这种恒星意味着它们已经经历过了超新星爆发这个极致的物理过程，早期的银河系物质分布是非常稠密的，因此形成的第一代恒星通常都是很大质量的，大质量恒星都是凭借着氢核聚变的机制与自身的引力相抗衡。

当作为燃料的氢燃烧殆尽之后，恒星就再也没有了与引力抗衡的力量，此时的恒星也处在了死亡的状态。以此类推，质量越大的恒星消耗的氢气就越多，步入死亡的状态也越快，相对的寿命也越短，质量与寿命是成正比。

早期的银河系存在数量很多的第一代恒星，因此早期的银河系超新星爆发事件是非常普遍的。发生了超新星爆发后的星体会坍缩成为白矮星、中子星或者黑洞，至于坍缩成什么类型的星体是由恒星的自身质量所决定的。

质量越大的恒星产生的超新星爆发冲击力就越大，坍缩后的星体(白矮星、中子星或者黑洞)会在爆发的冲击力影响下被推向其它区域，从而成为了「星际恒星」，这是恒星成为星际恒星的一种方式。

图源：网络｜图解：恒星演化过程示意图

■方式二·排斥力

具有三颗或者三颗以上的恒星系统，称为多星系统，比如原本两颗恒星的系统可以非常稳定地相互绕转，但是如果多了一颗恒星的话，那么恒星系统就不能稳定地运行了，额外的影响会导致稳定的系统变得混乱。

图源：网络｜图解：三合星系统恒星运行轨道

三体系统一切初始运行和演化都是由混沌动力学支配，并且高度依赖系统早期的形成时的细微变化，恒星的运行轨道十分不稳定，运行轨道趋向于不可模拟的形状，混乱运行中的恒星，最终会有一颗不可避免地被甩出恒星系统，这是恒星成为星际恒星的第二种方式。

图源：网络｜图解：三星系统恒星运行轨道模拟图

举例说明：

半人马座a星是一个三合星系统，这3颗恒星分别是：半人马座a星A、半人马座a星B和半人马座a星C·比邻星；其中A和B组成了一个双星系统，比邻星则是以双曲线的运行轨道围绕双星系统运转，这个三合星系统与其它多星系统无异，虽然目前看似可以稳定地运行，但是比邻星的运行轨道是既混乱又不稳定的。由于比邻星是以双曲线的运行轨道围绕双星系统公转，因此在不久的将来比邻星会被甩出半人马座a星恒星系统。

图源：网络｜图解：半人马座a星

■方式三·冲击力：

在一个存在多颗恒星的高密度星系团里，有的恒星会距离彼此比较近，当两颗恒星的距离达到了阈值时，它们会在引力和离心力的作用影响下围绕着对方旋转，成为双星系统。

双星系统中质量相对于较大的那颗恒星会率先发生超新星爆炸，质量较小的那颗恒星会被超新星爆发的冲击力弹射到星际空间中去。由于脱离了原来的运行轨道，飞行的速度也非常快，沿途也没能遇上能够束缚住高速飞行中的星体，从而成为「星际恒星」，这是恒星成为星际恒星的第三种方式。

图源：网络｜图解：双星系统/白矮星与小质量伴星——超新星爆发

■方式四：引力弹弓效应

当一个双星系统移动到与黑洞很近的区域时会短暂地组合成一个三合星系统，在黑洞质量的影响下原本双星系统的重力与质量之间的微妙关系会受到破坏，随之而来的三合星系统将会变得非常混乱。

因为此时的双星恒星会在新的重力场下围绕着质量较大的黑洞运转，双星系统利用黑洞重力场来加速，从而使得其中的恒星因速度过快被甩了出去，这就是引力弹弓效应让恒星成为星际恒星的第四种方式。

图源：网络｜图解：引力弹弓效应示意图

◢举例说明一：

当你用手指转动一串钥匙，当这串钥匙越转越快的时候，最终那串钥匙会脱离你的手指，并且会与很快的速度飞出较远的一段距离。

◣举例说明二：

当年旅行者2号就是利用了太阳系中的行星引力弹弓效应，这样做的目的不仅是为了省时，同时还是为了省能源。

图源：网络｜图解：旅行者2号·引力弹弓效应示意图

星际恒星·S5 HVS1

星际恒星都拥有高速的飞行速度，S5 HVS1是一颗位于天鹤座的A型主序星，在获得了足够的速度之后，从原来的运行轨道弹出之后，以每秒16093公里的速度向着银河系边缘的区域飞行，造成S5 HVS1成为星际恒星的原因是——引力弹弓效应。

S5 HVS1并不是一颗普通的恒星，根据观测的结果显示它的体积是太阳的2倍，质量也比太阳大2.35倍。虽然体积与质量不足以构成它异常的原因，但是体积如此之大的恒星竟然有每秒16093公里的飞行速度就非比寻常了。

S5 HVS1还有一个不寻常之处，那就是与其它被黑洞引力弹弓效应弹甩出来的恒星相比，S5 HVS1的质量实在是太过于小了，因为如此小质量的恒星通常只会被黑洞的引力束缚从而被黑洞吞噬，但是S5 HVS1却反常地被甩出来了，这就意味着这股能量非常巨大，而那颗黑洞的质量也很大。

图源：网络｜图解：S5 HVS1向着银河系边缘的区域飞行

能够在星系中快速飞行的恒星被称为超高速星，也就是普通的恒星，但是有些“恒星”的移动速度相对会慢一些，此类星体算不上是真正的这“恒星”，这种密度致密、氮元素含量丰度不高并且冷却缓慢的等离子星体叫做「中子星」，是恒星生命晚期经历过超新星爆发后的残骸。

●推动S5 HVS1逃离银河系的能量有多大？

其实这个能量挺大的，根据模拟的结果，假如用推动S5 HVS1的这股能量来推动地球的话，那么地球了置身于这个速度中将会被直接气化。

S5 HVS1的体积很大，密度也是致密的，那么就意味着只有质量巨大的黑洞才可以破坏它原本的运行轨道，并且让S5 HVS1的飞行速度达到了每秒16093公里。根据S5 HVS1逃离的方向轨道来分析，最终确定S5 HVS1是被银河系中心的超大黑洞·人马座A所抛甩出来的，同时S5 HVS1也是第1个被证实是从银河系中心区域弹出来的恒星。

在S5 HVS1成为星际恒星之前，它只是双星系统中的其中一颗恒星，它的质量比伴星的质量大，这个双星系统移动到人马座A超大质量黑洞附近时受到了强大的引力影响，最终质量较小的伴星被人马座A吞噬了，吞噬后两颗恒星相加起来的重力将S5 HVS1从原来的轨道中拉了出来，最终成为了星际恒星。

图源：网络｜图解：S5 HVS1超高速星被人马座A超大质量银心黑洞从原来的轨道中拉了出来

星际恒星·GD 492

编号为GD 492的速逃恒星是一颗白矮星，观测数据表明这颗速逃恒星正在逃离银河系，按照目前320万公里每小时的速度计算模拟，GD 492在逃离银河系之前，沿途没有任何恒星可以将如此高速飞行的速逃恒星束缚住，结果只有一个——成为「星际恒星·GD 492」。

图源：网络｜图解：正在穿越银河系的星际恒星·GD 492

GD 492在高速飞行的同时还会以9小时旋转一周的速度自转，一般恒星的自转速度并不会这么慢的，造成自转慢的原因是由于GD 492经历了超新星爆炸的物理反应，冲击力带来的影响不仅减缓了自转速度，同时还吹走了相当一部分比例的元素。虽然有一部分的元素被吹走了，但是GD 492还存有一些与其它星际恒星不同的元素，GD 492的主要成分是氧元素和氖元素，因为一般的星际恒星都是由氢、氦和碳元素组成，相反氧元素和氖元素只会存在于发生了超新星爆发的那颗恒星上，因此GD 492与伴星发生了物质交换。

图源：网络｜图解：超新星爆发

• GD 492出现物质交换的情况只有两种：

■情况一：

GD 492原本处在一个又星系统中，伴星的质量略比GD 492要高一些，于是伴星就率先发生了超新星爆发，伴星爆炸时将自身的元素喷洒到了GD 492的星体上，基于氧和氖元素是较重的元素，GD 492凭借引力将氧和氖元素永远束缚住了，这些氧和氖元素的丰度甚至将原来的氢、氦和碳元素覆盖了，因素GD 492表现出的元素丰度是氧和氖元素。

超新星爆发的冲击波还将GD 492推向了银河系的边缘，从此这颗星际恒星在冲击力的推动下，带上了伴星赠予的元素礼物踏上了远离银河系的旅途。

图源：网络｜图解：超新星爆发喷洒物质

■情况二：

GD 492已经发生过超新星爆炸，如果GD 492是一颗伴星的情况下，那么发生超新星爆发时产生的冲击波会让GD 492的自转速度加快，但是从GD 492每9小时自转一圈的周期来看，GD 492根本不会是一颗伴星，而是已经经历过超新星爆发的星体，因为只有发生过超新星爆发的恒星才会凸显出如此低速的自转。

图源：网络｜图解：超新星爆发

目前发现的星际恒星除了以上介绍的GD 492和S5 HVS1之外，还有GD 50·白矮星，从颗原本属于昴宿星团的恒星现在已经旅行到了波江座。综上所述就是诡秘天体之一的——「星际恒星」。

「星际恒星」的诞生

星际行星与星际恒星类似都是被逐出原来星体系统之后独自在星际空间中游荡的天体，二者的不同之处在于星际行星是行星，星际恒星是恒星。然而星际行星当中也有像地球一样的类地行星和像木星一样的类木行星，也有被称为失败恒星的棕矮星和次棕矮星。

星际行星这种天体在银河系是普遍存在的，根据天文学家的探测估算，银河系当中的恒星数量大约是2000亿颗， 而星际行星的数量是恒星总数量的2倍，达到了4000亿颗。在所有早期的行星系统中，会有一半的原行星会在大质量天体的引力影响下成为——星际行星。

图源：网络｜图解：星际行星

除了数量上让人出乎意料之外，还有就是它们根本没有围绕着母星恒星公转，在某种情况的影响下从而离开了原来的行星系统和星系，独自游荡在星际空间中的行星，它们穿行在恒星与恒星之间的黑暗空间中，甚至有些星际行星已经上亿年没有被阳光照射过了，由于长时间暴露在寒冷的星际空间中，有些星体的表面已经完全被黑暗和冰层覆盖。没有了日与月的时间定义，也没有了春夏秋冬的季节气候，更没有了白昼与黑夜之分，然而在这样恶劣的环境中生命依然是有可能存在的。

图源：网络｜图解：星际行星——ROGUE32P08

成为星际行星的方式：

◣方式一：重力

早期的行星系统是非常混乱的，小质量原行星不仅在物质上要与大质量原行星展开争夺，并且要避免与其它原行星发生碰撞，当原行星吸积足够多的物质变成一颗真正的行星时，并不代表这颗行星可以在行星系统当中永远稳定地运行下去。

在行星系统刚刚形成不久的期间，有些行星会受到大质量行星或黑洞的引力影响后会被甩出行星系统，或者有些行星系统中的原行星可以稳定地围绕母星公转，但是有些行星系统中的小质量行星确实会因为运行轨道距离得比较近，又或者受到黑洞和行星引力的影响会被甩出行星系统，从而成为星际行星。

图源：网络

◣方式二：束缚力

假如一个行星系统中存在几颗行星，当质量很大的行星距离母恒星非常接近时，那么小质量行星就会同时受到母恒星与大质量行星的引力影响，当小质量行星运行到与大质量行星周边时，小质量行星会被大质量行星的引力束缚，因此小质量行星就会暂时成为大质量行星的“卫星”，但是在围绕大质量行星运行一段时间后，大质量行星的引力不足以再将小质量行星束缚住了，由于失去了母恒星和大质量行星的引力束缚，也没有了可以运行的引力轨道，从此成为星际行星。

图源：太空生物学｜图解：行星系统中原本有3颗围绕母星旋转的原行星，其中两颗小质量原行星受到大质量原行星的影响，最终脱离了行星系统

银河系存在着4000亿颗星际行星，比如：ROGUE63281、CFBDSIR2149、PSO J318.5-22和ROGUE32P08等等，这些独星在星际空间中游荡的星际行星由于失去了母恒星的阳光照射，它们的表面温度会迅速下降，拥有海洋的行星早已完全冻结成冰，有些行星已经被冰层覆盖了，存在大气层的行星会因低温的影响最终也会被冻结，有些行星的温度甚至已经接近了绝对零度，温度如此之低的星际行星已经变得与岩石一样坚硬。

图源：网络｜图解：星际行星——CFBDSIR2149

一旦星际行星长期失去了阳光和照射，又或者在星际空间中游荡的时间够长，那么它们的温度基本上都会接近绝对零度了，因为星际空间中某些区域的温度只有零下273.15℃，这些刚好处在这个区域内的星际行星温度也会无限接近绝对零度。只能是接近这个温度。但是不可能会和绝对零度一样的，一方面目前并没有发现有如此低温的行星，另一方面是行星拥有前进的动能，E=mc².

图源：网络｜图解：星际行星——PSO J318.5-22

星际行星有可能存在或诞生生命吗？

寻找地外生命的基本准则是宇宙学原理，也就是要有与有地球类似的环境和存在生命的基本条件——液态水。

目前对碳基生命的理解和研究都是建立在液态水之上，液态水之所以会如此重要是因为它不仅可以将物质和能量融合在一起让二者通过化学反应产生生命体，同时还是生命所需的基本物质。

举例说明：

假如有两颗地球，一颗是我们现在生活的地球，另外一颗地球除了没有一滴液态水之外，其它都和地球一样，那么这颗地球将无法诞生生命。

◣既然星际行星没有了阳光的照射温度会下降结冰，那么还会存在液态水和生命吗？

完全有可能的！

❶假如星际行星拥有一个由致密的气体氢组成且压强很高的浓厚大气层，那么在这种情况下星际行星的大气层不但会被冻结，而且还会将星际行星散发的热量困住，不让热量向星际空间逃逸。浓厚的大气层既困住了热量，还将星际空间的寒冷阻挡在外，那么这颗星际行星的海洋就会一直保持在液态的状态。

图源：网络｜图解：星际行星表面的浅绿色层圈是大气层

❷假如星际行星拥有一颗或者多颗对它始终不离不弃的卫星，那么卫星就起到了保持星际行星温度的作用。当星际行星受到卫星的潮汐力作用，其内部就会产生摩擦力并将星际行星旋转动能化为内能，内能再转化为热能。因此星际行星就可以保持温度，但是这种情况下海洋的表面还是会有一层冰层覆盖。

举例说明：

潮汐主要是月球对地球产生引力的结果,地球地表上的海水会被月球的引力吸引，当月球运行到距离海洋很近的时候，海水会被月球的引力吸引，于是就有了潮涨，相对的其它区域会因为海水的不足从而就有了潮落。

图源：网络

◣没有了恒星提供的能量，生命能够在寒冷且黑暗的海洋生存吗？

地球的海洋底部是一个完全黑暗且非常寒冷的区域，但是这里的火山活动依然是很活跃的，火山口会不断喷涌出大量富含营养的黑色矿物质，这些物质的温度很高，从而周围的海水也会被加热到几百摄氏度。

对于我们人类来说几百摄氏度的环境是非常恶劣的，但是对于某些生物平说这里简直就是天堂 ，海底火山口不仅提供了温度舒适的生活环境，并且还有源源不断的矿物质从火山口喷涌而出，细菌以这些矿物质作为食物，然后创造出各种各样的有机物质。有机物质又吸引来了大量的甲壳类动物、双壳类动物、鱼类、蟹类和软件类动物，最终在火山口附近形成了一个稳定的生态系统。

图源：网络｜图解：海底火山

通过上面的案例分析，在星际行星黑暗的海洋中生物是可以繁衍生息的，只要地核持续提供热量，火山口有热量和矿物质喷涌，那么生命就拥有了生存的条件。冰层还起到了保护星际行星海洋生态系统的作用，让生命有了保障。冰层就相当是星际行星的保护层，让星际行星免受了小行星撞击带来的生命灭绝事件。

图源：网络｜图解：星际行星——ROGUE 63281

举例说明：

土卫二·恩克拉多斯被认为是有可能存在生命的候选星球之一，目前对这颗星球的探测也有了很大的进展，这颗星球的环境与星际行星非常相似，恩克拉多斯是一颗完全被冰覆盖的星球，但是目前发现了100多根水蒸气羽流，羽流是从被冰层覆盖的海洋中喷出的，经过分析这些水蒸气羽流含有6种构成生命的元素：硫、碳、氧、氢、氮和磷，恩克拉多斯或许真的有生命存在。

图源：网络｜图解：恩克拉多斯地理环境示意图

黄媂·结语：

或许目前有些星际行星已经诞生了生命，或许有些已经存在了高、低等生物，或许有些生命已经经过了上亿代的繁衍最终在黑暗寒冷的海洋里永远灭绝了。或许星际行星携带着生命在黑暗寒冷的星际空间中游荡了上亿年，这些生物无法知道冰层上的宇宙有多大，因为它们无法穿透保护着星体的冰层保护层。

这些游荡的星际行星在遇到恒星之前会因为星核的耗尽了能量而冷却，一旦星体失去了温度就会被冻结成坚硬的冰星球，那么存在的生命也将无法存活下去，这颗星球的秘密也将被永远冰封于寒冷的星体中。