銀河系的行星可能比恆星更多

06-10

原文標題：Planet Population is Plentiful 原文作者：Arnaud Cassan，Daniel Kubas，Richard Hook; 來自：ESO；發表時間：2012.1.11 Planets around stars are the rule rather than the exception 副標題：有行星環繞的恆星比沒有的更普遍翻譯：gohomeman1 審校：Linq（編譯版權所有，未經許可請勿轉載）一個包含3位來自歐洲南方天文台（ESO）國際天文學家團隊，採用微引力透鏡技術測量了銀河系中的行星有多普遍。經過6年多、對一百多萬顆巡天資料庫中的恆星測量，團隊發現：有行星環繞的恆星比沒有的更普遍。研究報告將刊登在2012.1.12出版的《自然》雜誌上。

各種系外行星系統示意圖，大圖下載。版權：ESO

過去16年間，天文學家已經確認了700餘顆系外行星（注1），並開始對行星的大氣進行光譜分析。對這些行星個案的屬性研究是極為重要的，但同時還有一個更基本的問題不容忽視：銀河系中行星的普遍程度如何？

當前發現的系外行星，普遍通過以下兩種方法：掩星法，當它們從恆星前方經過時，會使恆星略微變暗；徑向速度法，行星的引力使母恆星發生前後晃動。這兩種方法都對大質量行星和非常靠近恆星的行星更敏感，也容易漏掉大量的（其他類）行星。

本報告中，天文學家使用了一種完全不同的方法來搜尋系外行星 ——微重力透鏡法，該方法能發現相當寬的質量範圍內行星，並能發現很遙遠恆星的行星。

本報告是首席作者、巴黎天體物理研究所的阿諾德·哈山（Arnaud Cassan）解釋道：「六年來，我們一直通過微引力透鏡搜尋系外行星的蹤跡。值得注意的是，那些觀測數據顯示，我們銀河系中的行星比恆星還多。我們還發現，像超級地球或冷海王星類這樣小質量的行星，肯定比大質量行星更普遍。」

本文團隊使用的數據，由PLANET和OGLE（注2、3）團隊提供，探測系外行星的方法是：母恆星和可能存在的行星構成的引力場，就像個透鏡，能夠放大背景恆星的光。假如存在圍繞恆星旋轉的行星，它貢獻的背景光增強效應，是能夠被探測到的。

微引力透鏡法示意圖，大圖下載。版權：NASA，ESA，STScI等。

PLANET協作小組領導、巴黎天體物理研究所的珍·菲利普·比尤利（Jean-Philippe Beaulieu）補充道：「PLANET協作小組已經制定了跟蹤有價值的微引力透鏡事件的計劃。使用的望遠鏡位於南半球的各處，從南非經澳大利亞到智利。ESO的望遠鏡將對此巡天做出重大貢獻。」

在探測系外行星方面，當其他方法可能「永遠」發現不了時，微重力透鏡是個極為強大的工具。但是，該方法要求遙遠的背景恆星與被探測恆星恰好在一條直線上，這是極為稀有的。另外，為了在事件中發現行星，還要求行星軌道恰好也精確地在此線上。

由於上述原因，通過微引力透鏡法發現行星遠遠不是簡單的事情——在六年時間內，PLANET和OGLE小組僅僅在數據海洋中發現了三顆系外行星：一顆超級地球（注4），另兩顆的質量分別與海王星、木星類似。按照微重力透鏡的標準，這已經是很大的成果了。對於本發現，要麼是天文學家撞大運，徹底戰勝了概率理論；要麼就是銀河系中的行星本來就多不勝數，此類觀測事件必定會發生（注5）。

天文學家接著把這三顆確定的行星探測數據與先前發現的七顆相比較，並對比了6年中巨量的未探測到數據——在統計分析中，海量的未發現數據同樣重要。結論是：在研究過的恆星中，大約1/6的含有至少一顆類木行星，一半含有海王星類行星，2/3的含有超級地球類。巡天數據對離恆星 7500萬～15億公里的行星敏感（在太陽系中，相當於從金星到土星的距離），而可探測行星質量從5倍地球—10倍木星。

11顆通過微引力透鏡發現的行星對比，注意縱、橫坐標都是對數形式。縱坐標單位：地球質量；橫坐標：天文單位。藍色表示恰好成一直線時，可探測到行星的理論期望百分比。從圖中看，誤差帶還是比較大的。版權：本文原作者。