邻居家小孩问我,银河系到底有多少颗行星?我当场愣住了
昨晚在小区楼下乘凉,邻居张叔的孙子突然跑过来拽我袖子:“叔叔,老师说银河系有几千亿颗星星,那行星有多少颗呀?”我手里拿着半块西瓜,愣是没啃下去。
说实话,这问题问得真好,我们总听说银河系有1000亿到4000亿颗恒星,可行星的数量呢?好像很少有人提,回家后我翻了翻资料,发现这事儿还真挺有意思。
先别急着要数字,这事儿得从头捋
用费曼的话说,真正理解一件事的标准,是你能不能给一个完全不懂的人讲明白,那我试试看。
你想啊,行星本身不发光,它们藏在恒星的光芒旁边,天文学家要找到它们,主要靠几个办法:一是看行星从恒星前面经过时挡住的那一点点光(凌星法),二是看恒星被行星引力拽得微微晃动(视向速度法),这两种方法最常用,但都有局限性——太远的、太小的、轨道太偏的行星,我们的仪器根本看不出来。
所以直接数?不现实,我们只能估算。
开普勒望远镜给了我们一张“摸底试卷”
2009年上天的开普勒太空望远镜,盯着一小块天区看了好几年,它在那片小小的视野里发现了超过2600颗被确认的系外行星,重点来了——天文学家根据这些数据做了一个统计学推断。
他们计算出一个关键比例,整理出来大概是这样:
| 行星类型 | 每颗恒星平均拥有的行星数 |
| 类地行星(岩石行星) | 约0.8-1.2颗 |
| 超级地球 | 约0.3-0.5颗 |
| 气态巨行星 | 约0.1-0.2颗 |
| 合计 | 每颗恒星平均至少1.6颗行星 |
这个表格看着干巴巴的,但意义大得吓人,它告诉我们:银河系里行星的数量,可能比恒星还多,你用每颗恒星平均带1.6颗行星这个数去乘,银河系有多少恒星?保守估计1000亿颗。
1000亿 × 1.6 = 至少1600亿颗行星。
有些研究团队的数据更激进,认为平均每颗恒星有2到3颗行星,那数字就飙到3000亿甚至更多了,2012年《自然》杂志上一篇被引了很多次的论文估算,银河系仅类地行星就可能有170亿颗以上——注意是亿,不是万亿,单指像地球这种岩石质地的。
这事儿的难点在哪儿
我越翻越觉得头疼,因为不同的研究给出的范围差距太大了,核心矛盾就几个:
- 取样偏差——我们找到的大多是离恒星近、个头大的行星,那些远日行星、流浪行星很难被发现,但统计时你得给它们留位置
- 银河系边缘不清楚——银晕里的恒星密度低,行星形成条件可能不同,但具体差多少,没人说得准
- 自由漂浮的流浪行星——它们不属于任何恒星,飘在星际空间里,2023年有一项微引力透镜巡天观测暗示这类行星数量可能极其庞大,但数据还在积累中
那到底怎么回答那个小孩
说实话,没有一个确切的整数,科学研究给不出“银河系有XXX颗行星”这种简洁答案,但我们现在能比较有底气地说:银河系的行星数量保守估计在1000亿到4000亿颗之间,很可能比恒星总数还要多,这里头有岩石的世界、气态的世界、冰封的世界,有绕着两颗恒星转的,也有在星海里独自流浪的。
跟张叔孙子说的时候,我没讲这么多数字,我说:“你数完咱们小区所有的树叶子,大概比那个还多。”他眼睛瞪得老圆。
可能这就是天文学有意思的地方吧——最精确的答案往往是“我们还在数”,最诚实的回答经常是“搞不太清楚,但大概这么多”,数据一直在更新,像2018年的盖亚卫星数据发布后,对恒星数量的估算又调整了一轮,连带着行星总数也要重新估。
那天晚上查完资料,我在阳台站了很久,想想头顶随便一片指头盖大小的天区里,就可能藏着成千上万颗人类从未见过面的星球,这种感觉,真的很难用几个数字概括清楚。