@ 2014.02.03 , 08:08

宇宙中有多少颗行星?

不久前,我(原文笔者)还是个孩童,那时候对行星的认识只停留在太阳系范围:有几颗岩质的、有四个巨大的气体行星、还有卫星、小行星、彗星、柯依柏带小行星,我们所知仅此。
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这些仅仅是太阳系里的八颗行星(按照最新定义)。可别忘了太阳也只是银河系2000亿-4000亿颗恒星中的一颗,我们想知道其他恒星是不是也有行星围绕,还想知道这些行星上是怎样一番天地。

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几十年前对行星的讨论带有推测性,恒星的大小、质量、直径和亮度都各不相同。太阳就是一颗G类恒星,分类共有七种。

一般人认为太阳的亮度比较有代表性,且属于偏暗的恒星。因为夜空中很少能看见O类、B类或A类恒星,但是实际上恒星的亮度比肉眼所见还要明亮。比如离太阳最近的比邻星(南门二),中型尺寸望远镜才能观测到它。

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实际上,太阳的亮度超过银河系中95%的恒星。银河系中M类红矮星数量占到全部恒星的3/4,质量为太阳质量的8%-40%。

太阳在银河系中孤立存在,不受其他恒星引力影响,但并不代表孤立是银河系的普遍现象。

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许多恒星并不单独存在,而是以双联星、三连星、甚至几百到几十万颗恒星的方式存在。

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要想知道宇宙中到底有多少行星,并不能以太阳系的行星数量简单乘以所知恒星数量。这种想法过于天真,但是考虑到人类掌握的信息太少,这也是一种解决办法。如果按照这种算法,银河系中所有行星的数量大概为2万亿-3万亿之间。行星外表千差万别,这点从太阳系就可以看出。

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在过去的几十年里人们已经在探索用其它方法侦测系外行星,常见的方法一种是径向速度检测法,一种是凌日法。维基

人类不可能观测到全部行星,NASA开普勒望远镜视域内有大约10万颗恒星,我们只发现了几百至几千个。

这个数字不意味着每百颗恒星所含行星数很小。试想一下:如果开普勒望远镜观测我们生活的太阳系,而太阳系在望远镜中的朝向随机,下面是各个行星能被凌日法观测到的概率。
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是不是觉得凌日发生的概率没有多大?其实真正的发生概率比你认为的更小,举个例子,火星和水星体积太小,遮挡不了足够面积的太阳光,即便用人类现在最先进的探测科技也无法探知。而四个大型气体行星体积够大,但是轨道又过长,凌日机会太小,无法成为候选行星。

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如果开普勒望远镜观测和10万颗类似太阳的恒星,大概能发现总共410颗恒星和700颗的行星。

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目前已知有11000多颗至少有一颗候选行星的恒星和18000颗潜在行星,轨道周期从12小时到525天不等。

研究这些行星让人们知道:
1. 行星差异非常巨大,大多数和地球不同;
2. 行星围绕的恒星类别很多,有双联星有三连星;
3. 我们只是观测到那些够大、离恒星够近,而且适合我们观测角度的行星。

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银河系中有1000亿至2000亿颗行星,这还只是理论下限。如果估算的话,数量级至少要跳一级——10000000000000(10万亿),只是就我们的银河系而言!

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这还不包括孤行星,也就是没有母恒星的行星,如果算上这些宇宙深处的行星,我们生活的银河系的行星总量还要在刚才的基础上乘以100至100万,就是说银河系中应该有10^15 至10^19颗行星。

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根据目前的探测结果可以认定几乎所有恒星都自带行星,尤其是M类恒星还会带有比太阳系更多的岩石行星。

科技进步让人类能更精确重估这个数字,但就目前看来,行星的数量至少和恒星数量等同,只会更多——行星数量至少是恒星数量的8倍。

放眼宇宙,这个数字可能达到10,000,000,000,000,000,000,000,00(10^25)。
本文译自 Medium,由译者 王大发财 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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