美科学家称银河系至少存在一千亿颗行星

加州理工学院的研究人员指出，银河系中至少有1000亿颗行星

北京时间1月8日，根据物理学家组织的网站，当你在晚上看星星时，你会看到什么？毫无疑问，是星星。但是除此之外，你眼前实际上有无数的行星和数十亿颗行星。这是加州理工学院最近进行的一项研究的结果，进一步证明了行星在宇宙中非常普遍。研究小组的科学家研究了行星系统开普勒-32的成员，他们认为这个行星系统具有代表性，因此可以作为研究大多数行星是如何形成的完美样本。

约翰·约翰逊是加州理工学院行星天文学的助理教授，也是这项研究的合作研究员。他们的论文最近被《天体物理学杂志》接受。他说:“我们的银河系至少有1000亿颗行星。”对此，加州理工学院博士后研究员乔纳森·斯威夫特说:“这听起来不可思议。如果你仔细想想，这确实是一个惊人的数字:几乎银河系中的每颗恒星都可以被分配到一颗行星。”然而，研究小组用作样本的开普勒-32系统共有5颗行星。然而，只有2颗行星的存在得到了证实，而剩下的3颗行星的存在仍有疑问。

加州理工学院的团队首先确认了系统中另外三颗行星的存在，然后将它们与其他开普勒望远镜发现的系外行星系统进行了比较。这五颗行星被一颗M型红矮星包围，红矮星拥有最多的恒星。他们几乎占据了银河系中四分之三的恒星。这五颗行星的大小和地球一样，但是恒星周围的距离比太阳和地球之间的距离要近得多。这些条件与在其他情况下在M型恒星周围发现的行星的特征相同，这是非常典型的。因此，银河系中的大多数星系可能具有与五大行星相似的性质。既然这个行星系统如此普遍和典型，为什么研究小组选择它作为研究对象？为什么它能在选择中脱颖而出？其原因与这个行星系统的独特方位有关:它面向地球的右侧，所以当我们从地球上观察过去时，这个行星系统中的每颗行星都会依次覆盖其中心的恒星，从而被开普勒望远镜探测到。

通过对覆盖恒星光线的行星的研究和分析，科学家可以确定行星的大小和轨道周期等重要信息。由于这个行星系统的独特定位，科学家们获得了一个研究这个系统的绝佳机会。因为科学家认为这些行星非常有代表性，所以研究这个系统将有助于科学家理解银河系中大多数行星的一般形成机制。乔纳森说:“我尽量避免称任何东西为罗塞塔石碑，但这确实是我见过的最接近罗塞塔石碑的案例。”他说:“这就像掌握了一种我们一直试图理解的新语言，即关于行星形成的语言。”行星形成主题中最重要的基本问题之一是:银河系中有多少行星？

像加州理工学院的研究团队一样，其他研究团队此前也曾估计，银河系中的行星数量大约是每颗恒星一颗行星。这是天文学家第一次通过研究M型恒星得出这个结论，M型恒星是星系中数量最多的恒星。为了进行相关的计算，加州理工学院的团队首先估计了一颗M矮星有可能拥有一个类似开普勒-32的行星系统。根据这一估计和开普勒获得的其他观测数据，该小组估计，平均来说，这种可能性大约是每1000亿颗恒星有一颗行星。然而，他们的估计只考虑了近距离绕恒星运行的行星的情况，没有考虑到轨道较远的其他行星的情况，也没有考虑到绕其他类型恒星运行的行星的情况。

因此，研究小组表示，他们这次给出的估计是保守的。事实上，正如斯威夫特所说，一个更精确的估计，加上其他来源的数据，应该会得出每颗恒星大约有两颗行星。与我们的太阳系相比，围绕M矮星运行的开普勒-32行星系统非常特别。假设M型恒星的热量和质量比我们的太阳少得多。例如，开普勒-32星只有太阳的一半质量和一半半径。围绕它们运行的五颗行星的半径也很小，大约是地球半径的0.8到2.7倍，这些行星的轨道非常接近恒星。它们的轨道距离通常小于1/10AU(AU是天文单位，相当于一天到地球的距离)，接近水星到太阳距离的1/3。

对乔纳森来说，M型恒星的数量远远超过其他类型恒星的数量这一事实意义重大，也就是说，像我们太阳系这样的星系非常罕见。“这很奇怪，”他说。天文学家还指出，离“太阳”很近的行星并不意味着它们太热，是炼狱，不适合生命存在，两者不能等同。事实上，由于M型恒星本身质量小、温度低，它们周围的可居住区——温度适宜区的范围，允许液态水存在于它们的表面——比像太阳这样的恒星更靠近它们的身体。虽然在开普勒-32的例子中，只有最外层的行星属于可居住区，但更多其他M型恒星的行星属于可居住区。

没有人知道开普勒-32行星系统是如何形成的。然而，研究小组表示，他们已经在这个问题上施加了一些限制。例如，他们的研究结果表明，这些行星比现在离太阳更远。只是到后来，它们才变得如此靠近它们轨道上的恒星。像其他行星一样，围绕开普勒-32运行的行星起源于原始的尘埃和气体圆盘。天文学家估计，这五颗行星所在区域的尘埃和气体大约相当于三颗木星的质量。然而，其他研究人员认为，不可能有如此多的气体和尘埃物质离恒星如此之近，因为加州理工学院的团队倾向于认为，在远离太阳的区域形成后，这些行星会迁移到行星系统的内侧。

另一点值得注意的是，在它们生命的早期阶段，也就是行星开始形成的阶段，M矮星发出更高水平的光热。开普勒-32行星系统靠得太近了，在那个时候，这些行星甚至不可能在那个距离的温度环境中形成。在此之前，其他研究人员指出，这个行星系统中的第三和第四行星似乎密度很低，可能含有许多挥发性物质，如二氧化碳、甲烷或水冰和其他气体。然而，所有这些挥发性物质不可能在离恒星这么近的地方形成。此外，天文学家还发现其中三颗行星的轨道周期非常独特，分别形成1:2和1:3的轨道共振关系。

乔纳森指出，行星在形成之初不会自动形成这种周期性共振关系。也就是说，这些行星一定是在其他遥远的地方形成后，才向内迁移到现在的位置。乔纳森说:“如果你仔细观察这个独特的行星系统的一些细节，你会不由自主地认为这些行星一定是在远距离形成后迁移到内部位置的。”

研究人员指出，认识到星系内部实际上充满了行星将具有深远的意义。斯威夫特说:“从起源的角度来看，这确实是一个非常重要的问题。”他还指出，由于M型恒星主要在红外波段发射辐射，我们很难在可见光波段观察到它们。他说:“在开普勒太空望远镜的帮助下，我们了解到天空中行星的数量实际上远远超过了我们能看到的恒星总数。”阅读更多物理学家组织网络的相关报道