在宇宙中類地行星的數量是驚人的-這是個數學問題

2020-12-05 天文在線

科學家們怎麼知道宇宙中還有幾十億個和我們一樣的太陽系呢?

回答:他們不知道,並且我從來沒有聽過一個關於這個問題十分明確的說法。

太陽 圖片來源:百度

我們的銀河系中大約有1000億顆恆星,宇宙中大約有多達10兆這樣的星系—這是他們基於對部分天空的監測以及外推法的運用得出的結論。這意味著有一萬億顆恆星存在。其中7.6%是像太陽那樣的G類恆星。

我們從未到任何一顆恆星上去觀測過它們是否有像我們一樣的太陽系。但是我們一直在用克卜勒望遠鏡研究天鵝座的一小部分天空。雖然我們不能用克卜勒看到距恆星很遙遠的行星,但是在行星從恆星前面經過時,我們能夠觀察到由此引起的光線亮度變化。根據這一分析,我們得知現在幾乎所有的G恆星都至少有一顆行星。

這意味著有760億顆類似於我們的恆星,幾乎所有的恆星都有自己某種類型行星。根據克卜勒的觀測結果,其中四分之一的恆星至少擁有一顆和地球一樣大小、適合居住的類地行星。

圖片來源:百度

這意味著有190億顆類似我們的擁有類地行星的恆星。

這些都是基於少數樣本的觀測和更大範圍的外推,直到發現這種外推是不合理的,我們有把握說:有幾十億個在結構上類似於我們的太陽系存在。

我們沒有足夠的數據樣本去外推這些類地行星到底有多少是存在生命的,因為到目前為止我們只有一個數據監測點—地球。

太陽系 圖片來源:百度

「像我們一樣?」我們其實並不知道。事實上,像我們這樣的太陽系更像是一個特例而不是一個常規現象。

最早的行星探測方法之一是尋找搖擺的恆星。當行星繞著恆星轉動時,行星的引力會來回往復地拖拽著恆星。

通過測量恆星擺動的時間、幅度,我們可以粗略計算出行星和母星之間的距離和它的質量。質量更大、距離母星更近的行星比質量小、距離遠的行星更容易被檢測到擺動。

氣態行星 圖片來源:百度

不足為奇的是,在太陽系中首先被發現的實際上是圍繞著母星運行的是大型氣態行星。哈哈,居然是行星。

隨著行星搜尋技術的進步,我們找到了更好的監測行星的方法。最常見的方法之一是尋找恆星光輸出中的特徵性下降。如果行星圍繞恆星運動,那麼當我們從地球上看,行星的軌道是一條邊緣帶。當行星從恆星正前方時不時划過,恆星發出的光會因為行星划過而變暗。我們可以計算出行星的運轉周期,通過亮度的變化和頻率大致計算它的大小。我們可以用這種方法找到更多類地行星,換句話說,那些小行星會被它們的母星燒得灰飛煙滅。

微引力透視原理 圖片來源:google

另一種方法是用位微引力透視鏡,我們用它找到了迄今為止最小、最快的行星。微引力透視鏡是利用了光會因為引力而彎曲的原理。如果一個巨大的物體,比如一顆行星從光源前面經過,行星的引力可以像鏡片一樣讓母星發出的光彎曲並聚焦。行星可以讓恆星形成一個「鬼影」(自創的詞,不是科學術語)。相比於其他方法,運用微引力透視鏡可以探測到更小、更遠的行星。缺點是微引力透視是一種不太可能會重複的幾何現象,所以你不太可能會看到相同的微引力透視事件。如果你從微引力透視鏡中探測到一顆行星,那你必須從中獲得一切你能得到的信息,因為你可能再也見不到它了。

恆星爆炸 圖片來源:Google

我們知道確實存在許多行星系統,但是迄今為止還未發現一個和我們的一樣的行星系統。不過沒關係,我們也確實不應該抱有這樣的想法。在行星系統中存在許多可能發生的令人驚奇的變化,我們的系統就這樣建立起來了,這就像是在抽籤一樣,完全看運氣。

參考資料

1.維基百科全書

2.天文學名詞

3.百度

4.谷歌

5. forbes-毛菇菇

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