地球不孤單!銀河系至少有60億顆類地行星,平均每5顆恆星就有1顆

2020-12-05 八兩科學

每當抬頭看向天空,肉眼可見的天體除了太陽、月亮外就是星星了。這些星星在我們普通人眼中似乎只有亮暗、方位差別而已,但事實上它們有恆星、行星、衛星……等不同種類。根據天文學家的推測,整個銀河系裡估計有1000-4000億顆恆星,每個恆星系統又有自己的行星,意味著可能有數萬億個行星。以太陽為例,恆星內的行星大多數是無生命的和貧瘠的。那麼在這萬億顆行星中,有多少顆可能與地球類似呢?

為了弄清楚銀河系其他地方是否存在生命的可能性,首先必須對銀河系有多少顆類地行星符合這一要求進行合理的估計。據發表於《天文學》期刊的一項研究報告稱,銀河系至少有60億顆行星就跟地球一樣,有水有大氣。

根據定義,類地行星的大小必須大約等於地球、位於母恆星系統的可居住區域內(即宜居帶),可讓行星維持地表存在液態水,並具有孕育生命的可能。不過放眼整個宇宙,像地球這樣的行星比較容易被忽略,畢竟有點小而且距離恆星有點遠。而我們太陽系中的八大行星,只有水星、金星、地球和火星屬於類地行星,其他四大行星屬於類木行星。迄今為止,在人類20多年的探索發現生涯裡,已經確認了4164顆系外行星並且這個數目還在不斷增加,但這裡面大半部分都是類木行星。

為了合理估計類地行星數量,加拿大英屬哥倫比亞大學(UBC)天文學家米歇爾(Michelle Kunimoto)和天文學家傑伊米·馬修斯(Jaymie Matthews)領導的團隊使用一種新算法,重新分析克卜勒太空望遠鏡過去發現的系外行星總數(2009年至2018年),將類地行星定義為地球質量的0.75~1.5倍,以0.99~1.7天文單位(AU)的距離(即地球與太陽之距離)圍繞G型主序星運行。

按照銀河系1000到4000億顆恆星有7%類似於太陽的G型主序星(G-type star,即黃矮星)、每顆G型恆星的上限定為存在0.18個類地球行星的條件估算,團隊得出銀河系內約有60億顆類地行星,平均每5顆類太陽恆星就有1顆類地行星。

米歇爾表示:「首先用『正向建模』(forward modeling)的方法模擬了克卜勒搜尋的恆星周圍的系外行星的總數。根據行星搜索算法找到它們的可能性,將每個行星標記為『已檢測到』或『未找到』。然後將檢測到的行星與實際行星目錄進行對比。如果模擬結果非常接近,那麼得出的模擬結果非常接近實際情況。」另外團隊還將軌道周期小於100天、行星大小是地球的1.5到2倍之間作為參考因素。

當然實際上類地行星的數量可能會更少,而且不能保證這些行星都擁有生命、甚至可以居住。畢竟距離太陽只有1.5天文單位的火星,它是那麼的荒涼,以至於連根草都沒有。

到目前為止,有大約幾十個在宜居帶上接近地球大小的類地行星被發現,其中最接近地球的是「比鄰星 B」,距離僅4.2光年。如果能證實其存在大氣層,那麼它的表面就有可能存在液態水。外星生命很有可能就近在「家門口」……

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    6月17日,據外媒報導,加拿大不列顛哥倫比亞大學的研究人員對銀河系中可居住的類地行星潛在數量進行了新的估算, 最終計算出差不多有60億顆這樣的行星 。這項計算是基於銀河系中G型星(光譜型為G的恆星,光譜特徵為電離鈣的H和K線特強)的數量,這些G型星與類太陽恆星相似。因為一顆行星要適合居住,它必須位於恆星的「可居住區」(溫度要適中)。研究人員預測銀河系有多達4000億顆恆星,但其中只有7%是類太陽恆星的G型星 。
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