天文学

银河系中有多少个行星?

根据统计估计,我们的银河系至少有1000亿颗系外行星!

阿诺·卡桑(Arnaud Cassan) 科学N°442
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我们的银河系由大约150至2000亿颗恒星组成,这些恒星在天空中形成弥漫的银河带,因此得名“银河系”。其中有多少是行星的家园?在过去的二十年中,天文学家已经发现了足够的这些物质,可以进行初步估算。

在2014年5月底,我们已经确认探测到约1,800个系外行星(行星绕太阳运行的恒星)。它们分布在将近1,100个行星系统中,这与我们的行星系统相去甚远。例如,其中许多都包括“热木星”,这些巨型行星离它们的恒星如此近,以至于这一年(绕恒星旋转的周期)仅持续几个小时或几天。因此,太阳系不能用作估计行星丰度的参考。

这种估计的困难之一是每种观察技术都具有有限的灵敏度范围。因此,如果行星离恒星足够近,则只能通过过渡方法(检测到恒星前方的通过)来识别它。可用的各种技术具有互补的敏感度区域,但仍保留灰色区域。此外,除了需要使用两种方法来确认检测的情况之外,通常只使用其中一种来扫描同一颗恒星。因此,我们永远不会检测到给定系统中的所有行星。

只有统计方法才能估算出系外行星的数量。第一步是选择一个有代表性的恒星样本,并外推所做的检测,有点像从民意测验中估算选举结果。每种分析都是针对给定的检测方法进行的,因此仅涉及该方法敏感的轨道距离范围以及恒星和行星质量。然后,考虑到方法的敏感性,通过统计处理从总的探测次数和不存在的探测次数中推断出行星的数量。这些研究需要大型数据库,其构建通常需要花费数年时间。

第一次统计

我们开始取得成果。瑞士天文学家米歇尔·马约尔(Michel Mayor)小组在2011年发表的一项研究表明,至少有十分之一的太阳型恒星是行星的所在地-银河系中有数百亿颗恒星。 2012年,我和我的同事们发现银河系中每颗恒星的平均值约为1(我们的研究覆盖的轨道质量和距离范围比马约尔先生还大)。总的来说,考虑到误差范围,数量级至少应为1000亿系外行星。

这些行星是什么类型?根据我们的工作,三分之二的恒星具有超地球(质量为地球两倍至十倍的岩石行星),一半的恒星为海王星,而六分之一的行星为木星。总的来说,所有研究都表明,行星越轻,质量就越丰富。 2012年,格勒诺布尔宇宙科学天文台的Xavier Bonfils及其同事估计,在宜居区域(水可以进入的区域)至少有640亿个超地球轨道存在于液态的红矮星型恒星。探测到的地球大小的行星估计其数量太少,但它们也可能非常丰富。

所有这些数字都是最小值,因为每个估计值仅与给定的轨道质量和距离间隔有关。最大值呢?行星形成理论表明,一个系统不能包含十个以上的行星。因此,银河系将容纳不到2万亿颗系外行星!

生命然后在地球以外的地方发展了吗?答案仍然遥不可及。但是随着最近发现恒星周围存在行星是规则而不是例外,这些遥远的世界中的一些将成为可居住甚至有人居住的机会似乎并不为零...

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