銀河系行星數量遠多于恒星

紀舟

行星在銀河系中，算普遍嗎？過去我們相信地球的條件在銀河系中相當獨一無二，不過，最新研究結果帶來不同觀點：銀河系里，質量與地球相近，在恒星周圍運轉的行星，總共數量恐怕不下幾十億！擁有一個以上行星的恒星不是特例。

過去16年，天文學家一共偵測到700余顆系外行星，并且已經開始通過分析它們的光譜和大氣這些方法加以一一探索。毋庸置疑，個別地探究這些系外行星具有哪些特征，顯然有其重要價值。但有個更基本的問題，人們始終好奇依舊：在我們自己的銀河系中，行星的存在，很普遍嗎？

大多數已知的系外行星借兩種觀測方法得知它們確實存在，一是偵測到主星對行星因引力拉扯帶來的效果，或者因系外行星經過主星前，導致亮度下降，并由望遠鏡精確捕捉到這一短暫時刻發生的“凌日事件”。但這兩種方法很容易受到大質量或距離恒星近的行星的影響，許多行星用這兩種觀測方法是看不到的！

在《自然》雜志上發表論文的一個國際天文學者團隊，則以另一種方式進行系外行星觀測研究。利用這種方式可以偵測到質量范圍更廣、質量大小不同的行星，并且，即便行星與母恒星之間的距離再遠觀測也不受限。這種方法叫做“微重力透鏡”觀測。

該團隊的主要研究員阿諾表示，借由這種“微重力透鏡”觀測法，從2002年-2007年的6年當中，他們搜集到許多和系外行星相關的證據，其中最顯著的發現是，在銀河系里，行星數量遠比恒星更多、更普遍！他們還發現，質量大于地球的“超級地球”和“冷海王星”兩類行星，在銀河系里數量很多，遠比巨型行星更為常見。“超級地球”類的質量大約是地球的2倍～10倍；“冷海王星”類行星質量為地球的10倍～20倍，以“冷”字代表其軌道離主要恒星甚遠。溫度極低。

微重力透鏡這種觀測的原理是：如果行星位于主恒星的重力場中，也就是所謂的透鏡區時，因為透鏡的效應，行星會放大背景恒星所發出的光，這種亮度放大的結果如果夠明顯，望遠鏡便可以偵測得到。阿諾的團隊在這個研究中的任務是：針對一些“后續探索價值較高”的微重力透鏡事件，借由南半球分布在不同經度上的望遠鏡所形成的網絡，執行后續跟蹤，這些望遠鏡的位置從澳洲到南非到智利都有。

微重力透鏡是一種強大的工具，用來偵測系外行星時具有其他觀測技術望塵莫及的優點。但是背景星和構成透鏡效應的恒星之間必須連為直線，這是微重力透鏡事件能被觀測到的第一要件。如果要在微重力透鏡事件發生時看得到行星，那就近一步必須要“連行星的軌道也能對齊形成一直線”，如此一來，觀測到的概率便更加低微。

誠如上述，盡管以微重力透鏡法來尋找行星如此不易，但在總計6年的觀測資料中，研究團隊分析后竟得到了3顆系外行星的數據。這3顆系外行星分別代表3種不同質量等級：一顆屬于“超級地球”類，一顆則質量相當于海王星，還有一顆質量相當于木星。以微重力透鏡所需的概率條件來看，這種結果簡直像是中樂透一樣的超級幸運。或者，你也可以換成另一種看法：銀河系中行星的數量本來就是這么多，閉著眼睛簽，也會簽到中獎號碼。

天文學家于是將3個得到正面觀測結果的系外行星數據拿來和先前的7次觀測合并，并且將6年觀測總數據里的無明顯信號觀測結果也一并放在數據庫中分析。研究團隊表示，以這次觀測為例，無明顯信號的觀測結果在統計資料中的重要性和觀測有結果的數據同樣重要。經過分析，他們的結論是：在總共6顆恒星中，其中1顆擁有質量近似木星的行星，其半數具有質量接近海王星的行星，2/3則具有質量大小屬“超級地球”范圍的行星。該調查中對行星質量和距離所設的標準是：距離母恒星7500萬千米～15億千米（以太陽系為例，這個范圍包括了從金星到土星）；質量范圍：從地球的5倍開始，直到木星的10倍。

綜合各種資料后，他們的結論是：平均起來，每個恒星所擁有的行星數量應大于1，“這是普遍定律而非少數例外”。

丹尼爾·庫巴斯結論說：過去我們以為，地球在銀河系中是多么特別，多么不同。不過現在看來，質量和地球相近且環繞在母恒星周圍的行星，在我們的銀河系里，恐怕有數十億那么多！

加利福尼亞大學厄灣分校的弗吉尼亞·特林布爾發表評論時表示，“在我手上有一張清單，上面列了可以用來找系外行星的方式一共17種，目前只用上了5種，未來，找到更多行星應該不太意外”。