银河系里到底藏着多少个太阳的兄弟姐妹?
有时候我晚上出门散步,抬头看见路灯,脑子里总会冒出一些怪问题。—天上那些星星里,有多少颗其实跟我们头顶这颗太阳长得差不多?不是说远看都是亮点就算,是说真的像,个头差不多、温度差不多、脾气也差不多的那种。
天文学家给这类恒星起了个挺直白的名字——黄矮星,说白了,就是光谱类型为G型、光度等级为V的主序星,太阳就是一颗典型的G2V型黄矮星,你让我背这个分类我记不住,但我记住了一件事:它们不算罕见,但也绝对谈不上遍地都是。
先从银河系的“家底”说起
想算清楚黄矮星的数量,得先有个底数——银河系里一共有多少颗恒星,这数字当然没人真的一颗颗数过,但从观测和模型推出来的结果大致落在一个范围内:
- 保守估计,大约1000亿颗
- 宽松一些的估计,可以到4000亿颗
我们取个中间偏常见的数——2000亿,好往下推,这个数字本身大到没什么实感,但至少是个起点。
黄矮星占的比例,比你以为的小
很多人第一反应可能是:太阳这么普通,G型星应该满大街都是吧?真不是,恒星的质量分布是严重“偏科”的——越小的越多,越大的越稀罕。
红矮星(M型)占了银河系恒星总数的七成以上,有些估计甚至说接近75%,它们又小又暗,省着燃料慢慢烧,能活上万亿年,而黄矮星呢,大概只占全部恒星数量的7%到8%,你没看错,连十分之一都不到。
把这个比例套到2000亿的基数上,大概就是140亿到160亿颗黄矮星,光听这个数可能觉得还行,但对比一下红矮星的1500亿,就知道黄矮星其实算“少数派”了。
| 恒星类型 | 大约占比 | 对应数量(以2000亿计) |
| 红矮星(M型) | ~75% | ~1500亿 |
| 橙矮星(K型) | ~12% | ~240亿 |
| 黄矮星(G型) | ~7.5% | ~150亿 |
| 更大更亮的(A、F等) | 少数 | 数十亿级别 |
顺便说一句,K型橙矮星其实比G型黄矮星更多,而且它们也被认为是寻找地外生命很有希望的地方,不过那是另一个话题了。
百分之七点五这个数是怎么来的
不是一拍脑袋想的,这个比例来自对太阳邻域恒星的详细普查,太阳周围几百光年范围内,我们可以一颗颗统计光谱类型,误差相对小得多,在这个“本地样本”里,G型星的比例确实就在7%到8%之间浮动。
当然这里有个前提:我们假设太阳附近的情况在整个银河系里具有代表性,严格来说不一定——银河系中心区域恒星密度更大、形成历史也更复杂,比例可能有出入,但在目前的数据精度下,用邻域比例外推到整个盘面,是最靠谱的做法。
RECONS(近邻恒星研究联盟)和依巴谷卫星的数据都支持这个范围,150亿”不是精确到个位数的答案,但已经是我们目前认知里相当可靠的数量级了。
等等,不是所有黄矮星都“活得好好的”
还有一层容易被忽略,黄矮星的主序寿命大概在100亿年上下,太阳现在46亿岁,正值中年,银河系本身大概130亿岁,这意味着早期诞生的那批G型星,有不少已经耗尽了核心的氢,膨胀成了红巨星,然后慢慢暗淡下去,变成了白矮星。
换句话说,我们现在统计到的黄矮星数量,其实是银河系漫长历史中“此刻刚好还在主序上发光”的那一批,已经退场的,不在这150亿里面。
所以实际能看到的,比150亿更少
有些G型星处在双星或者多星系统里,伴星太亮或者太近,导致我们很难把它单独识别出来,还有些被尘埃遮挡,尤其是在银盘厚尘带背后的那些,光学望远镜根本看不见。
欧洲航天局的盖亚任务这几年正在做一件疯狂的事——给银河系里超过十亿颗恒星建立三维档案,它测出的恒星位置、亮度、颜色,能帮我们把G型星的数目估算得更准,目前的数据还在持续更新中,但初步结果基本印证了之前的比例范围。
所以有时候我会想,银河系里大概有1500亿颗红矮星在静静燃烧,而黄矮星只有它们的十分之一,这让我觉得太阳这类恒星,其实比想象中的要珍贵那么一点点——不至于稀有到孤独,但也绝不是随随便便就能碰上的那种普通。
