银河系里到底藏着多少个行星？

有天晚上，我带着孩子在阳台看星星，小家伙突然问我：“爸爸，我们银河系里有多少个会像地球这样的行星？”我愣了一下，随口说了个“可能有几千亿吧”，然后自己都觉得这个回答太敷衍了，几千亿？这数字大得连我自己都没法想象，第二天我就开始翻资料，想搞明白这个问题——结果发现，就算是最顶尖的天文学家，也没法给你一个确切的数，但这趟探究之旅,比我想象中有趣得多。

先交代一个基础认知：我们看到的几乎每一颗恒星，都可能有自己的行星系统，夜空中那些闪烁的光点，十有八九都拖家带口——只是我们肉眼看不见那些不会发光的小跟班。

要聊银河系的行星总数，得从三个数字的乘法说起：银河系有多少颗恒星、平均每颗恒星带几个行星、以及所谓的“流浪行星”有多少，这三个数，没一个是准的,全是估计。

银河系恒星的“人口普查”

天文学家对银河系恒星数量的估算，范围在1000亿到4000亿之间，我们没法一颗颗去数，就像你不可能数清楚沙滩上有多少粒沙子，但可以通过取样来估算，盖亚太空望远镜这几年干的就是这个活，它在给银河系的恒星做“人口登记”，已经精确测量了超过10亿颗恒星的位置和距离，根据这些数据，科学家推断银河系恒星总数大约在2000亿颗左右，不过这个数字是有争议的——星系外围太暗了，矮星又多，有些估计认为可能存在4000亿颗,也有人觉得保守点1500亿就够了。

开普勒望远镜教给我们的那些事

一个更大的变数在于：平均每颗恒星周围有几颗行星？

这个问题的答案，主要来自NASA的开普勒太空望远镜，它在2009年到2018年间，一直盯着天鹅座方向一小块天区，用“凌星法”寻找行星——当行星从恒星前面经过时，恒星亮度会有一丁点微弱变化，开普勒就捕捉这个信号，听起来简单，但实际要找的是千里之外一颗恒星因为被行星遮挡而变暗百万分之一的亮度,简直是在探照灯前找一只蚊子。

开普勒的数据告诉了我们几件颠覆认知的事：

• 行星是宇宙中的常态，不是稀罕物。 早些年人们还在争论其他恒星有没有行星，现在我们知道,几乎每颗恒星都有。
• 小行星比大行星多得多。 超级地球（比地球大1到2倍的天体）和迷你海王星这类天体，在宇宙中到处都是,但太阳系里偏偏没有这种尺寸的行星。
• 红矮星是行星的“富矿”。 这些比太阳小、暗、温度低的恒星，占了银河系恒星总数的75%左右，它们周围特别容易出现岩质行星,而且经常好几颗挤在一个系统里。

2013年，加州理工的Swift和Johnson团队在分析了开普勒数据后，得出了一个关键结论：银河系里，每颗恒星平均至少拥有1颗行星，这个“至少1颗”的表述很重要——它告诉我们，行星总数保底和恒星数量是一个量级的，而宾夕法尼亚州立大学的Ford等人在2015年发表的研究（发表在《天体物理学报》）进一步指出，仅考虑类太阳恒星，大约22%拥有位于宜居带的岩质行星,这个数字后来还在不断上调。

流浪行星：宇宙中的“孤儿”

这才是真正让数字失控的部分，所谓流浪行星，或者叫自由浮动行星，就是那些没有围绕任何恒星运转、在星际空间独自飘荡的天体，它们是怎么来的？很可能是年轻恒星系统里引力踢出来的“倒霉蛋”——几颗大行星在形成初期轨道不稳定，互相拉扯，总有一颗会被弹射出去,从此成为银河系的孤儿。

以前我们不知道有多少流浪行星，因为它们不发光，极其难找，直到微引力透镜技术成熟——当一颗流浪行星恰好从遥远背景恒星前经过时，它的引力会像透镜一样把背景星的光短暂放亮，靠这个办法，天文学家开始统计这些“隐形”天体。

2011年，《自然》杂志发表了一项由日本大阪大学Sumi领导的MOA巡天项目结果，他们提出一个惊人的推测：银河系里的流浪行星数量，可能是恒星的两倍，2023年，韦布望远镜在猎户座星云发现了大量成对的木星质量天体，进一步佐证了流浪行星极为普遍的观点，如果说每颗恒星对应2颗流浪行星，那银河系光流浪行星就有4000亿到8000亿颗——这个数字本身就可能超过“正常”的行星总数。

不同估算结果一览

不同的研究方法得出的结论差异挺大,我整理了一下几种主流估算：

估算来源	每颗恒星平均行星数	银河系行星总数（估算）	是否包含流浪行星
开普勒数据保守估算（2013）	1颗	约2000亿	否
开普勒数据+微引力透镜（2015）	2～3颗	4000亿～8000亿	部分包含
MOA巡天+流浪行星估算（2020）	3～5颗（含流浪）	6000亿～1万亿	是
极端估算（含远距轨道行星）	最高可到10颗	可能达2万亿以上	部分包含

你看，答案从2000亿到2万亿，跨度大得像是在开玩笑，但目前比较公认的、经常被NASA和欧南台引用的说法是：银河系至少有1000亿到2000亿颗行星，如果算上流浪行星，这个数字可能翻倍甚至更高。

“多少”重要，但“什么样”也许更重要

说老实话，问“银河系有多少个行星”这个问题的背后，大多数人真正想知道的可能是另一回事：“有没有另一个地球？”

这个问题反而稍微好回答一点——虽然答案同样模糊，开普勒的统计显示，大约20%到50%的类太阳恒星在其宜居带内拥有岩质行星，取中间值算，银河系2000亿颗恒星里，黄矮星（类似太阳）占大约7%到10%，也就是140亿到200亿颗，这些类太阳恒星中可能有30%带着一颗宜居带内的类地行星，那光是“可能适宜生命”的候选者,就有50亿到100亿个。

如果再把红矮星的宜居带类地行星也算上——TRAPPIST-1系统就是一个典型，一颗红矮星能带七八个地球大小的行星，其中三颗在宜居带——这个数字还能再往上翻一个量级，红矮星爆发强烈耀斑，这类行星到底能不能真的宜居,还在激烈争论中。

这事儿还远没完

写到这里，我突然意识到，那些看起来很权威的数字，其实每几年就会被刷新一次，2000年之前，我们连一颗系外行星都没确认，2009年开普勒发射之后，确认数量开始飙升，到今天，NASA的系外行星档案已经收录了超过5500颗确认的行星——而这只是银河系恒星的沧海一粟，只是开普勒盯的那一小块天区里、恰好从我们视线方向上凌星的那部分行星里、最容易发现的那一小撮。

还有大量行星躲在探测盲区里：不凌星的看不到，轨道周期太长的等不到信号，离恒星太远的信号太弱，而流浪行星更别提了，微引力透镜事件稍纵即逝，错过了就永远错过，罗马太空望远镜预计在2027年发射，它的巡天能力和微引力透镜灵敏度远超以往，到那时候,流浪行星的数量估计可能会再次被改写。

眼下我能告诉孩子的最诚实的答案是：不知道确切数字，但很多很多——多到即使你会数到一百亿，也还差着好远，而且每当我们造出更好的望远镜，这个数字就往上涨一截，孩子听完眨眨眼，说“那等我长大了可能就知道了吧”。

也许吧，也许等他长大的时候，天文学家们已经不再争论几千亿还是一万亿,而是开始认真找那些行星上到底有没有生命了。