银河系里到底藏着多少颗外行星?我翻了翻最近的论文,发现数字比想象中更疯狂
那天晚上在阳台抽烟,抬头看见银河横在天上,突然想到一个问题:这密密麻麻的星星里头,到底有多少颗是带着行星的?我翻了翻资料,发现天文学家们这些年还真给出了一个数——而且这数字大到需要坐下来好好消化一下。
先说一个让人头皮发麻的结论:根据NASA开普勒空间望远镜的数据推算,仅银河系内,类地大小的岩石行星数量就可能在几十亿到上百亿颗之间,这不是随口说的,是实打实统计出来的,2013年加州大学伯克利分校的Erik Petigura团队在《美国国家科学院院刊》上发了篇论文,他们分析了开普勒望远镜观测的42000颗恒星,发现22%的类太阳恒星在其宜居带里至少有一颗地球大小的行星,你把这个比例往整个银河系一乘,数字直接飙到几十亿。
我当时看到这个数愣了几秒,几亿?不,是几十亿,而且这只是"类地"的,如果把各种大小的都算上——从比月球还小的到比木星还大的气态巨行星——那数字就更离谱了。
下面这张图能让这件事变得稍微直观一点,开普勒望远镜盯着天鹅座附近一小块天区看的那几年,每颗恒星周围可能存在的行星系统大概就是这种感觉——只不过实际数量比图上密集得多。

我们来稍微理一理这个推算逻辑,不然光看数字容易觉得像拍脑袋编的。
天文学家是怎么算出这个数的?
其实原理没那么玄乎,核心方法叫凌星法,行星绕到恒星前面的时候,会挡住一点点光,恒星亮度就会有一个微小的"眨了一下眼"的效果,开普勒望远镜就在那儿死盯着十几万颗恒星,看谁在眨眼。
但问题是,这个"眨眼"只有在行星轨道平面恰好和我们的视线方向对齐的时候才能看到,实际对齐的概率很低——地球绕太阳这么大的轨道,从远处看对齐的概率不到0.5%,所以天文学家要把观测到的数量,除以这个概率,反推实际总数,这里面涉及几个关键数据,我做了一个简单的表格,看起来更清楚:
| 关键参数 | 数值 | 说明 |
| 银河系恒星总数 | 约1000亿-4000亿颗 | 不同估算方法有差异,取保守值1000亿 |
| 平均每颗恒星拥有的行星数 | 至少1颗 | 微引力透镜巡天数据支持此结论 |
| 类太阳恒星拥有宜居带类地行星的比例 | 约22% | Petigura et al., 2013, PNAS |
| 估测的银河系行星总数下限 | 约1000亿颗 | 按每颗恒星至少一颗行星的最保守估计 |
| 流浪行星"可能的数量 | 可能高达恒星数量的数倍 | 不围绕任何恒星,被引力弹射出去的孤儿行星 |
你看,哪怕按最保守的算法,银河系里的行星数量也至少是千亿级别,这是什么概念呢?地球上现在大概有80亿人,每个人能分到十几颗行星。这只是个比喻,没人真要去分。
"几亿颗"这个说法其实严重低估了
里那个"几亿颗外行星"的说法,我得说,这个数字太保守了,几亿颗,如果指"宜居带内的类地行星",那差不多,加州理工的Jonathan Swift团队2013年的研究给出的范围是银河系里大概有88亿到200亿颗跟地球差不多大、处在宜居带内的行星,但要是把范围放大到所有外行星,那数字得加好几个零。下面的图展示的是银河系中不同区域行星密度的推测分布——核心区恒星太密,辐射太强,反而外围旋臂附近更可能出现适合生命存在的环境。

说说"外行星"这个词,太阳系外的行星叫系外行星,英文是"exoplanet",截至2024年底,人类已经确认的系外行星数量超过了5500颗,这还只是被望远镜实实在在逮到的,没逮到的,根据统计学推算,才是真正的大头,开普勒的数据告诉我们一件事:银河系里几乎每颗恒星都有行星,注意,是几乎每一颗,不是"有些"或者"很多"。
为什么这件事跟我们有关系?
你可能会说,几千亿颗行星又怎样,又去不了,话是这么说没错,但这组数字真正改变的是我们对"地球到底特不特殊"这个问题的判断,以前人们会想,地球可能是宇宙里的独一份,现在数据摆在面前:光银河系里,跟地球差不多条件的地方,可能就有几十亿个,这还只是银河系,而银河系只是可观测宇宙中数万亿个星系中的一个。
有行星不等于有生命,宜居带只是说液态水能存在,不代表上面真的有海洋有生物,这方面的研究还在很初级的阶段,韦布望远镜现在正在分析几颗系外行星的大气成分,说不定过几年能给我们更多线索,但不管结果如何,单是"银河系里行星比恒星多"这个事实本身,就够让人在下一次抬头看星空的时候多想一会儿了,那些光点不是孤零零挂在那儿的,每一颗旁边,可能都绕着一大家子行星,有的跟地球差不多大,有的是木星那样的巨无霸,还有的可能曾经属于某个恒星,后来被甩了出去,在星际空间里永久漂流。
阳台上的烟灭了,银河还是安安静静地横在那里,眼前那些密密麻麻的光点,每一个都可能是另一个世界系统的中心,这感觉挺奇妙的,不夸张,但确实会让人的心思跑得比光还远。