银河系到底有多少个太阳系？这个问题比你想的有意思多了

前几天晚上带孩子在阳台看星星,小家伙突然问我：“爸爸，银河系里有多少个太阳系啊？”我愣了一下，第一反应是想说“很多很多”，但话到嘴边又咽回去了——因为我突然意识到，这个问题其实根本就是个“陷阱”。

不是孩子问得不对,而是我们日常说话时把概念给搅和了。银河系里只有一个太阳系，太阳系就是太阳和它那八个行星、小行星带、柯伊伯带这些“家当”组成的小家庭，太阳是这个家庭的唯一家长，其他地方如果也有恒星带着行星，它就不叫太阳系了，得叫行星系或者系外行星系统，就像你姓张，你家叫张家，隔壁姓李的那家你总不能也叫张家吧——一个道理。

那孩子真正想问的是什么呢？其实就是：银河系里有多少个像太阳系这样的行星系统？ 这个问题，天文学家们已经琢磨了好几十年了。

先搞清楚我们住在哪儿

银河系是个巨大的旋涡星系,直径大概10万到18万光年，我们的太阳系住在离银河系中心大约2.6万光年的地方，相当于银河系“郊区”的一条叫猎户臂的旋臂上，说实话位置挺偏的，不堵车，安静。

下面这张图能让你直观感受一下银河系长什么样,红圈标出来的就是太阳系的大概位置：

看这个尺度,你大概就能理解了——太阳系在银河系里，真的就是一粒沙子。

那银河系到底有多少颗恒星？

要算“类似太阳系”的数量，得先把恒星的总数搞明白，这个数字不是直接数出来的，天文学家是用各种方法估算的，目前的共识是：

• 银河系恒星总数：约1000亿到4000亿颗
• 比较主流的估计集中在2000亿到2500亿颗

这里面大部分是红矮星,又小又暗，寿命长得离谱，像太阳这种G型主序星，其实属于“中上水平”了，大概占恒星总数的7%~8%。

关键问题：每颗恒星都有行星吗？

以前的人觉得行星系统可能挺稀罕的,但开普勒空间望远镜上天之后，天文学家发现——行星在银河系里简直是再普通不过的东西了。

开普勒望远镜盯着一小块天区看了好几年,用“凌星法”抓行星（就是行星从恒星前面路过时，恒星会微微变暗一点点），根据观测数据统计出来的结果：

恒星类型	平均每颗恒星拥有的行星数量（估算）
类太阳恒星（G型）	6颗以上
红矮星（M型）	2颗以上
所有类型平均	至少1颗

也就是说,银河系里的行星数量至少和恒星一样多，甚至更多，有些恒星一颗行星都没有，有些则有七八颗，平均下来大概每颗恒星配一颗以上，这么说的话，银河系起码有2000亿颗以上的行星。

想想就头皮发麻。

多少行星在“宜居带”里？

这就到了大家真正关心的地方了——在这些数不清的行星里，有多少是处在宜居带的？宜居带说白了就是：离恒星不远不近，温度刚好允许液态水存在在行星表面。

根据2013年的一项里程碑研究（Petigura等人，发表在《美国国家科学院院刊》），他们对开普勒数据做了统计分析后得出：银河系里大约22%的类太阳恒星，在宜居带里至少有一颗地球大小的岩质行星。

来算一笔粗糙的账吧：

• 银河系约2000亿颗恒星
• 类太阳恒星占大约7%~8%，也就是150亿到160亿颗
• 其中22%在宜居带有岩质行星，那就是33亿到35亿颗

如果加上红矮星宜居带里的行星（那个数字可能更大），总数轻轻松松上百亿。

下面这张图是开普勒望远镜当年发现的一些系外行星的艺术想象对比图,大家可以感受一下这些“兄弟姐妹”们的多样性：

开普勒-186f是人类发现的第一颗和地球大小差不多、位于宜居带内的系外行星，它就绕着红矮星转，距离我们大约500光年，说实话第一次看到这张图的时候，我在电脑前呆坐了好一会儿。

所以回到最初那个问题

孩子问“银河系一共多少太阳系”，如果顺着他的意思来回答——银河系里类似太阳系这样的行星系统，至少有上百亿个，其中处在宜居带、理论上有可能孕育生命的，也得有好几十亿。

而如果按严格的天文学定义,太阳系永远只有一个，它就是我们这个小小的、温暖的、在猎户臂上安静转悠着的家。

两种答案,都对，只是看你从什么角度去理解。

那天晚上我跟孩子解释了半天,他想了一会儿说：“那别的太阳系也有小朋友在看我们吗？”我说有可能，他接着问：“那他们也要写作业吗？”我笑了，说你这个问题天文学家也回答不了。

卡尔·萨根在《暗淡蓝点》那本书里写过一句话，大意是说：天文学教会我们谦卑，每次抬头看夜空，想到那些数不清的行星系统正安安静静地运行在银河系的各个角落，就觉得其实也没必要非得找到标准答案，有些数字大到一定程度，你就只想安安静静地仰望一会儿了。