還有多少恆星有行星?
有很多理由讓我們想要知道這個問題的答案。從純粹 科學的觀點找到其他行星系統,就能讓我們對自己的行星 系統有更透徹的了解——它是平凡還是與眾不同?是普通 還是獨一無二?還有關於生命的問題。因為我們唯一知道 的生命是發生在地球上的,因此很明顯,如果我們真的有一 天能看到像在電影"星球大戰"(Star Wars)中那樣的酒吧 景象,則必然還有其他行星存在。
主要問題是:在天文尺度上,跟恆星比起來,行星又不 夠大,也不算怎麼重要。如果有人從最近的恆星看我們的 太陽系,他不可能分辨出行星來。要知道為什麼如此,可以 想想這個問題:在美國,最明亮的燈光是紐約市的帝國大廈 頂上的導航燈,應該有人在這導航燈的鏡片的邊緣放上一 根生日蛋糕蠟燭——從最近的恆星看木星,就相當於試著 從波士頓看到這根蠟燭!
這就意味著尋找其他行星系統,要找的必定是個別行 星影像以外的東西。最成功的策略,是尋找恆星因隱形的 行星重力的影響而發生在行進上的晃動。
偵測到行星對恆星運動施加的效應是極難的事,想想 木星可能對太陽的影響就知道了。我們習慣理解木星是在 繞著太陽公轉,但實際上兩者都是繞著中間的一個點在運 行,像跳華爾茲舞的兩個舞伴。因此,觀察太陽就應該像觀 像一個失去平衡的洗衣機在高速脫水循環時一樣,應該有點晃動。
但是太陽與木星繞行的中心點(稱作質量中心), 實際上只偏離了太陽的中心大約一千英裡——深藏在太陽 的內部。這也就是說,太陽的晃動必然非常微小,非常難以 偵測。然而,如果真的偵測得到,則這樣的晃動確實是指示 出行星的存在,因為沒有別的東西會造成這個晃動。
從20世紀30年代起,不時有人聲稱發現了行星引發 的晃動。結局卻總是令人沮喪:大家興奮了好一陣子,然後 第二輪的觀測及對數據的解釋開始運作,而原先的聲稱要 不是被收回,就是被旁人否定。實際上,直到1994年,才出 現一般可被接受的關於其他行星系統的證據。
證據來自觀測由脈衝星(以超新星的形式爆炸後,快速 旋轉的高密度小型殘餘星體)發射出來的無線電波。這個 脈衝星(稱作PSR B1257+ 12)的旋轉速率大約是每秒一百 六十次,每轉一圈就對地球發射一個無線電脈衝。
如果有 行星影響這個脈衝星的路徑,則在脈衝星向著我們移動時, 兩個脈衝之間的時間間隔看來就會較短,而在它向著離開 我們的方向移動時間較長。檢測PSR B1257 + 12的科學 家偵測到了一些不規則性,他們認為是由行星所引起的。 他們聲稱,這個脈衝星伴隨有三個行星——其中兩個大約 有地球的三倍大,一個大約和月球一般大。
但你必須要記住,脈衝星是超新星爆炸的殘餘物,像這 樣的爆炸必然會摧毀任何原來在這恆星四周形成的行星。 事實上,理論學家認為,這個脈衝星的行星是由超新星的水 片所形成的,因而上面絕不可能有生命存在。換句話說,第 一個被證實為地球以外的行星系統,竟然是繞著一個錯誤 的恆星運行!
然而在1995年,一組瑞士天文學家宣布發現了第一個圍繞普通恆星運行的行星。
它圍繞著飛馬座51號星(即在 飛馬星座中明亮的第51恆星體)運行。它的大小介於木星 和水星之間,在非常近的距離圍繞它的恆星運行,幾乎要碰 觸到後者的外大氣層;如果它是在我們的太陽系裡,則會在 金星的軌道之內。
1996年在聖安東尼奧的會議中,兩位美國天文學家宣 布了一項結果,顯示如大部分天文學家所期待的、行星在銀 河中實在是非常普遍的事實。
他們利用位於舊金山附近的 裡克天文臺監測恆星晃動,發現了另外兩個有行星的更大 恆星:室女座70號有一個巨大的行星——是木星的八倍大 ——繞行的軌道約對應於我們太陽系中水星軌道稍微外面 的地方;另一行星繞行大熊座47號星,大約剛好三倍於木 星的大小,其軌道對應於火星以外的地方。有一陣子,這個 行星被起個輝名,叫做"金髮姑娘",因為它既不太冷也不太熱,溫度恰好適合在其大氣層內容納液體的水。
緊接著這些發現以後,自然就是熱烈競賽誰先找到更 多的行星。1996年夏季時又宣布新發現的行星,天文學家 已開始說要組織什麼"每月一行星俱樂部"了。更重要的, 我們目前關於太陽系的理論告訴我們,像木星這樣巨大的 行星只可能形成於外圍,而靠近太陽的行星應該是又小又多巖石的,像地球。
除非天文學家再發明新理論,認為這些新發現行星是在較遠處先形成,後來才走進它們的恆星,那我們就得重新思考行星的形成過程了。