银河系有多少个恒星系？这问题比你想象的更头疼

上周末晚上,我跟侄子在后院看星星，小家伙拿着手机里下载的观星App，对着天空比划了半天，突然问我：“叔叔，这里头一共有多少个星星啊？我查了Google，说银河系有1000亿到4000亿颗恒星，这不跟没查一样吗？”

我被他逗乐了,确实，1000亿和4000亿之间的差距，都快赶上三四个银河系了，但真正有趣的地方还不在这儿——让人更纠结的问题是，这些恒星究竟组成了多少个“恒星系”。

你得先搞清楚一个概念,天文学家嘴里的“恒星系”，通常指的是由引力束缚在一起的一个或多个恒星，以及围绕它们运转的行星、小行星、彗星这些天体，咱们太阳系就是一个典型的单恒星系统，但银河系里大量恒星是扎堆生活的，比如双星系统、三星系统，甚至更多。

这问题就来了：如果你想统计银河系里有多少个独立的恒星系，你得先知道有多少颗恒星是单飞的，有多少是结了伴的。

“搭伙过日子”才是最主流的生活方式

以前很多人以为,像太阳这样孤零零一颗恒星带着一群行星的模式，应该是宇宙里的主流配置，毕竟我们最容易想象的就是这种，但观测数据一直在打脸。

天文学家利用欧洲盖亚卫星（Gaia）的高精度观测数据，对太阳系周边的恒星进行了详细普查，结果发现，在咱们银河系这一片街区里，情况大致是这样的：

恒星系统类型	大致占比	包含的恒星数量占比
单星系统（像太阳）	约 50%	约 20%
双星系统	约 35%	约 40%
三星及以上系统	约 15%	约 40%

你看,虽然单星系统在“户数”上占了一半左右，但它们只收容了大约20%的恒星，剩下80%的恒星都挤在那些多星系统里，这就好比一个城市里，单身公寓数量不少，但大部分人口其实住在合租房和集体宿舍里。

如果银河系真的有2000亿颗恒星（取个中间值来说），那么按这个比例粗略估算，独立的恒星系统数量大概在800亿到1000亿个左右，这只是个粗略的估算。

这个数字是怎么“猜”出来的？

说实话,没人真的去一颗一颗数过，天文学家用了好几套方法，交叉验证才慢慢逼近了这个范围。

第一招，数星星。 听起来很笨，但这是基础，天文学家会选取天空中一块很小的天区，用望远镜进行深度曝光，数清楚这片小区域里到底有多少颗不同亮度的恒星，然后根据恒星在银河系不同区域（核球、银盘、银晕）的分布模型，外推到整个银河系。

第二招，称重。 通过测量银河系的旋转曲线——也就是恒星和气体绕银河系中心旋转的速度分布——可以反推出整个星系的总质量，扣除掉暗物质和星际气体尘埃的质量后，剩下的就是恒星的总质量，再除以一颗“平均质量”的恒星（大约是太阳质量的0.2到0.3倍，因为小质量的红矮星数量远多于太阳这样的恒星），就能估算出恒星的总数。

第三招，普查近邻。 在太阳系周围几十光年到几百光年的范围内，把能看到的恒星系统一个个标出来，统计单星、双星、多星的比例，这个方法最直接，但前提是假设咱们这块区域在银河系里具有代表性，这个假设其实有点悬，因为银河系不同区域的恒星形成环境差异很大，比如在恒星诞生更密集的星团附近，多星系统的比例可能会更高。

所以最终的答案只能是一个范围。《天文物理学年评》（Annual Review of Astronomy and Astrophysics）上经常提到，恒星总数取2000亿，独立系统数量取800亿到1000亿，是一个当前共识度比较高的估计。

每一个“系”可能都是一个世界

聊到这儿,数字已经开始让人头晕了，但让我更感慨的是另一件事。

开普勒空间望远镜的观测告诉我们,银河系里可能至少有20%到50%的类日恒星拥有位于宜居带内的岩质行星，如果你把红矮星也算进去——它们数量更多，但宜居带更靠近恒星，潮汐锁定的可能性也更高——那么潜在的可居住行星数量可能会飙升至数千亿颗。

这还只是“恒星系”这个概念的一个维度，想想看，离太阳最近的恒星比邻星，它自己就是一个三星系统的一部分，半人马座α星A和B互相绕转，比邻星在更外围缓慢地绕着它们转，2016年，天文学家在比邻星周围发现了一颗岩质行星比邻星b，质量大约是地球的1.3倍，而且位于宜居带内。

如果最邻近的恒星系统里都可能藏着一颗和地球条件相仿的行星,那银河系里800亿到1000亿个恒星系加起来，会是怎样的一幅景象？

“数不清”本身就是一种浪漫

我侄子上次听我讲完这些,沉默了好一会儿，我以为他在消化数字，结果他冒出一句：“那我们岂不是永远也数不清楚？”

我说,对，可能永远也数不清楚，这不是技术不够好，而是银河系本身就在不断变化——恒星在诞生，在死亡，双星系统可能因为引力扰动而分裂，单星也可能通过引力俘获变成双星，再加上银河系的银盘太厚、尘埃太多，中心区域的光学观测几乎被完全遮蔽，我们看到的只是冰山一角。

费曼曾经说过一句话,大意是：科学的答案不一定要追求绝对的精确，重要的是你能在不确定中找到对事物结构的深刻理解，银河系恒星系的数量，恰好就是这样一种存在——我们可能永远得不到一个精确到个位数的答案，但这个估值的背后，藏着恒星如何诞生、如何结伴、如何孤独终老的全部故事。

这些天我每次抬头看银河,脑子里的画面已经不太一样了，以前觉得那是密密麻麻的光点，现在觉得那是800亿座孤岛，漂浮在同一片旋涡里，偶尔有桥连着，大多数时候各自旋转着，彼此不知道对方的存在。