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原来地球如此普通!加拿大科学家:银河系中类地行星可能有60颗

2020-06-18 10:12:27 作者:

在哥白尼之前,人们普遍认为地球是宇宙的中心,所有天体都围绕地球旋转。直到《天体理论》出版,人类才意识到地球只是宇宙中一颗普通的行星。

然而,当我们真正了解行星时,我们发现地球是如此的特别。它有完整的大气,温暖的温度,广阔的土地和丰富的水资源。最重要的是,他们共同创造了地球的独特景观——生物。

现在我们知道银河系中有数千亿颗恒星,宇宙中有数万亿个星系。尽管我们已经发现了4000多颗系外行星,但我们从未发现过如此适合在地球上生活的行星。从这个角度来看,地球已经成为人类心中最特别的星球,就像几百年前一样。

地球真的独一无二吗?我们很难得出结论。毕竟,在数千亿颗恒星中,我们只发现了极少数围绕它们的行星,这远远不足以解释这个问题。因此,宇宙中有多少像地球一样的行星一直是一个未解决的问题。这个问题与我们可以推测宇宙中有多少外星生命有关,这也是著名的德雷克方程中的一个重要参数。

最近,加拿大科学家利用一种新方法,根据多年的系外行星探索数据进行计算,得出了一个惊人的结论。他们认为,仅在银河系,就有超过60亿颗类地行星围绕着像太阳一样的恒星旋转!

我不得不说,这个数字非常惊人。首先,这意味着我们的地球在宇宙中几乎没有什么特别的,这种宜居的环境不是宇宙中的一个孤岛,而是随处可见。此外,这个巨大的数字也与我们目前的天文发现非常不一致。事实上,不久前我们刚刚分享了一篇关于科学家首次发现类地行星(KOI-456.04)围绕类日恒星(开普勒160)运行的文章。尽管宇宙中有许多恒星和行星,其中一小部分与太阳(G型恒星)或地球(岩石行星)相似,但两者都与太阳系相似的情况非常罕见。

然后问题出现了,加拿大科学家是怎么得到这个结果的?

不列颠哥伦比亚大学(UBC)的天文学家米歇尔·库尼莫托是这个数字的作者。值得一提的是,她在今年3月刚刚成名,因为她在开普勒的Tai0+望远镜数据中发现了17颗新的类地行星。她指出:“我的计算表明,g型恒星拥有的类地行星的上限是0.18。估计不同类型的行星出现在不同恒星周围的概率,可以为行星形成和演化理论提供重要的参考,也可以帮助我们提高未来寻找系外行星任务的效率。”

具体来说,她的计算过程是这样的-

首先要估计的是与太阳相似的恒星数量。根据目前的估计,银河系中有1000-4000亿颗恒星,其中大约7%是像太阳一样的G型主序星。那么,银河系中G型主序列星的总数大约是70亿到280亿。

行星呢?

截至2020年1月1日,总共发现了4268颗系外行星,而且这个数字还在增加,几乎可以肯定它会变得越来越快。然而,迄今为止发现的大多数系外行星都是像木星这样的气态巨行星或者像海王星这样的冰状巨行星。

这是否意味着宇宙中的行星已经被这种气体行星所控制?事实并非如此。科学家目前认为,质量大于地球4倍的行星通常是气体行星,而质量小于地球2.5倍的行星通常是岩石行星,也就是说,行星的形状与其质量直接相关。目前,我们的技术不能直接找到系外行星,基本上我们依靠系外行星对宿主恒星的影响来证明它们的存在。因此,质量越大的系外行星越容易被发现,这就导致了由更大的气体行星主导的系外行星的发现。

我们有理由相信宇宙中应该有许多类地行星,但仍然相对难以找到。因此,对于科学家来说,如何估计这些隐藏的类地行星的数量是最关键的问题。为此,他们采用了一种特殊的方法——正向模拟。他们将正演模拟的结果应用到开普勒望远镜在2009年至2018年间对超过200,000颗恒星的观测中,从而估计了类地行星的数量。

库尼莫托指出:“首先,我模拟了开普勒望远镜探测到的恒星周围的所有系外行星。根据我的算法能够找到它们的概率,我将它们标记为“检测到”或“错过”。然后,我将“探测到的”行星与实际的进行了比较。如果模拟的匹配度足够高,这意味着最初发现的行星系统能够很好地代表真实宇宙中围绕这颗恒星的行星系统。”

考虑到你可能不明白,让我们再解释一遍。首先,她忽略了科学家的真实观察数据。相反,她使用模拟来分析计算机中的开普勒望远镜数据,并计算可以找到多少颗行星。如果归类为“检测到”的模拟数据与实际数据相匹配,则证明模拟过程相对准确,那么我们有理由相信归类为“遗漏”的模拟数据也相对准确。

这样,他们就可以在“遗漏”的系外行星中找到类地行星的数量。他们规定,他们正在寻找的类地行星必须围绕一颗像太阳一样的G型主序星旋转,质量是地球的0.75到1.5倍,距离主星0.99到1.7个天文单位。

在这样的规则下,库尼莫托和她的同事,UBC天文学家贾米·马修斯,通过正演模拟估计银河系中大约有60亿颗合格的外行星。

当然,我们不能说这个数字一定准确。实际数字可能小于60亿,因为尽管火星位于1.7个天文单位之内,但它的表面非常贫瘠,无法孕育生命,这对我们没有实际意义。

然而,尽管如此,60亿的数字仍然提供了一些参考价值。例如,在德雷克方程中,它可以提供一个参考数据来帮助我们估计银河系中的生命数量。随着人类的观察变得越来越强大,这个数字的准确性也将得到验证。

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