美科學家稱銀河系至少存在一千億顆行星

加州理工的研究人員指出銀河系中至少存在1000億顆行星

　　北京時間1月8日消息，據物理學家組織網站報道，當你在夜晚仰望星空，你會看到什么?恒星，毫無疑問。但除此之外，在你眼前出現的其實還有無數顆的行星，億萬顆的行星。這是根據一項最近由美國加州理工學院開展的一項研究結果得到的結果，該項研究進一步證明行星在宇宙中是非常常見的。研究小組的科學家們對一個行星系，即Kepler-32中的行星成員進行了研究，他們認為這個行星系具有代表性，因此可以作為研究大部分行星如何形成的完美樣本。

　　約翰·約翰森(John Johnson)是加州理工學院行星天文學助理教授，也是這項研究的合作研究者，他們的論文近期已經被《天體物理學雜志》接受。他說：“在我們所在的銀河系中至少存在1000億顆行星，至少。”對此，加州理工的博士后研究員喬納森·斯威夫特(Jonathan Swift)表示：“這聽起來讓人難以置信。如果你仔細想一想，這確實是一個令人瞠目的數字：幾乎銀河系中每顆恒星都可以分到一顆行星了。”而此次被研究小組用作樣本的Kepler-32系統中共有5顆行星，不過目前其中僅有兩顆行星的存在已經得到確認，其余三顆行星的存在與否仍然存在疑問。

　　而此次加州理工學院的研究小組首先確認了該系統中另外三顆行星的存在，隨后將其與其它開普勒望遠鏡發現的系外行星系統進行對比。這5顆行星所圍繞運行的是一顆M型紅矮星，這種恒星的數量是最多的，它們幾乎要占據整個銀河系中3/4的恒星數量。而這5顆行星的大小都和地球相當，不過圍繞恒星運行的距離要比日地距離近得多，這些情況都和其它情況下在M型恒星周圍發現行星的特點相同，顯得非常典型。因此在銀河系中存在的大部分行星系可能都會擁有和這5顆行星相類似的性質。那么既然這個行星系統是如此平常和典型，那么研究小組又為何要選中它作為研究對象呢?它為何可以在篩選中脫穎而出呢?這其中的原因和這個行星系獨特的朝向有關：其恰好側面朝向地球，因此當我們從地球上觀測過去的時候，這個行星系中的每一顆行星都會相繼遮掩其中央的恒星，從而被開普勒望遠鏡探測到其存在。

　　通過對行星遮掩恒星光芒的研究分析，科學家們可以確定出行星的大小和軌道周期等重要信息。由于這個行星系統的獨特朝向，科學家們得以獲得一個極好的機會可以對該系統進行研究，并且由于科學家們認為這幾顆行星極具代表性，那么對該系統開展研究將會有助于科學家們理解我們銀河系中大部分行星的一般形成機制。喬納森表示：“我盡量避免將什么東西稱為是羅塞他石碑，但是這真的是我見過的最接近羅塞他石碑性質的案例。”他說：“這就像是掌握了一門我們一直在嘗試理解的新的語言，那就是關于行星形成的語言。”而有關行星形成話題中很重要的一個基本問題便是：銀河系中究竟存在多少行星?

　　和加州理工的研究小組一樣，之前也有其他研究組估算認為銀河系中的行星數量大約是每顆恒星一顆行星，而此次則是天文學家們首次借助對M型恒星的研究得到這一結論，這種恒星是星系中數量最多的。為了開展相關計算，首先加州理工的小組估算了一顆M 型矮星周圍擁有一個類似Kepler-32那樣側面朝向的行星系的可能性大小。借助這一估算值，加上開普勒望遠鏡獲得的其它觀測數據一起，小組估算認為平均而言這樣的可能性大約是每1000億顆恒星周圍擁有一顆行星。然而他們的估算值僅僅考慮了那些在近距離上圍繞恒星運行的情況，而沒有考慮其它軌道距離較遠行星的情況，也沒有考慮圍繞其它類型恒星運行的行星的情況。

　　因此，研究小組表示他們此番給出的估算值是保守的。事實上，正如斯威夫特所說的那樣，一個更加精準的估算，加上其他來源的數據結合在一起，得到的結果應該是大約每顆恒星有兩個行星左右。圍繞一顆M型矮星運行的Kepler-32行星系統相比我們太陽系是非常特殊的。就說一點，M型恒星的光熱度和質量都要比我們的太陽小得多。比如恒星Kepler-32，其質量僅有太陽的一半，半徑也僅有太陽的一半。而圍繞其運行的5顆行星的半徑也都不大，大致介于0.8倍~2.7倍地球半徑之間，并且這些行星的運行軌道都非常靠近恒星。它們的軌道距離一般都小于1/10AU(AU即天文單位，相當于一個日地距離)，這樣的近距離幾乎相當于水星到太陽距離的1/3。

　　對于喬納森來說，M型恒星的數量遠超其他類型恒星這一事實具有重要意義，那就是：我們太陽系這樣的星系是非常罕見的。他說：“這非常奇怪。”天文學家們同時指出，那些距離“太陽”非常近的行星并不意味著就是非常高溫煉獄而不適宜生命生存，這兩者之間不能畫上等號。事實上，由于M型恒星本身質量小溫度低，它們周圍的宜居帶——即可以允許液態水在其表面存在的溫度適宜區域的范圍要比太陽這樣的恒星距離其本體要近很多。盡管對于Kepler-32的個案中來說僅有最外面那顆行星落入了宜居帶范圍，其它M型恒星就有更多的行星落在了宜居帶范圍之內。

　　至于Kepler-32行星系統是如何形成的，目前尚無人知曉。不過研究小組稱他們已經對此問題給出了一些限制條件。比方說，他們的研究結果顯示這些行星當初形成的位置要比現在距離太陽更遠一些，它們是在后來軌道才變得那么靠近恒星的。和其它行星一樣，圍繞Kepler-32運行的行星同樣源自于原始的塵埃氣體行星盤，天文學家們估計這5顆行星所在區域的塵埃氣體量大約相當于3顆木星的質量。不過其它研究人員則認為在距離恒星那么近的地方是根本不可能存在那么多的氣體塵埃物質的，因為加州理工小組傾向于認為這些行星最初是在更加遠離它們太陽的區域形成后才遷移至行星系內側的說法。

　　另外一點值得注意的是，M型矮星在其生命的早期，也就是行星開始形成的階段，其發出的光亮熱度要比之后的水平為高。Kepler-32行星系統的距離太近了，當時在那種距離上的溫度環境下這些行星甚至根本就沒有可能形成。在此之前有其它研究人員指出這個行星系中的第三顆和第四顆行星的密度似乎較低，可能含有很多揮發性物質，如二氧化碳，甲烷或水冰及其它氣體。然而所有這些揮發性物質都是無法在如此接近恒星的位置上形成的。另外，天文學家們還發現這其中有三顆行星的軌道運行周期非常獨特，它們之間分別形成了1:2以及1:3的軌道共振關系。

　　喬納森指出，行星在形成之初是不會自動形成這種周期性共振關系的。也就是說這些行星必定是在較遠的其它位置形成之后才向內遷移到了目前的位置上。喬納森表示：“如果你仔細觀察這個獨特的行星系統的一些細節，你就會忍不住地認為這些行星一定是在較遠的位置形成之后遷移到內部的位置上來的。”

　　研究人員指出，意識到一個星系內部事實上充斥著行星這一事實將產生深遠意義。對此斯威夫特表示：“從起源角度來看這實在是非常本質的問題。”他還指出由于M型恒星主要在紅外波段發出輻射，因而我們在可見光波段很難觀測到它們。他說：“借助開普勒空間望遠鏡，我們了解到其實在天空中行星的數量遠超過了我們所能看到的恒星的總數量。”