下次當你仰望夜空，驚歎於頭頂上繁星的數量時，要知道你看到的只是我們星系所擁有的壯麗寶藏的一部分。大多數銀河系的恆星並不是孤立的天體。根據一項新的分析，平均一顆恆星至少有一個行星伴侶，肉眼不可見，而且在大多數情況下，望遠鏡也尚未看到。
系外行星竟然比恆星還要普遍，而恆星本身似乎就數不勝數，這為人們帶來希望，在夜空中某個地方，圍繞著其中一顆恆星旋轉的，可能存在著一個像地球一樣的世界，那裡生命可能有機會紮根，甚至進化成智慧形式。
發表在1月12日《自然》雜誌上的銀河系行星頻率分析。（《大眾科學》是自然出版集團的一部分。）由巴黎皮埃爾和瑪麗居里大學天體物理研究所的天文學家阿爾諾·卡桑領導的研究人員，利用行星發現的一個小樣本來推斷整體行星數量的大小。從少數已知的行星進行推斷，並考慮到每個行星能從地球上被探測到的機率相對較低，研究人員發現，每顆恆星平均擁有1.6顆行星。
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這個過程有點像透過窺視少數隨機的家庭，計算看到的兒童數量，並估計有多少兒童在學校或在其他地方看不到，來估計典型家庭的平均兒童數量。因此，行星的人口統計學仍然是初步的；考慮到小數字的統計資料，實際平均值可能更接近每顆恆星一顆行星，或者可能遠超過每顆恆星兩顆行星。但系外行星的普遍存在，近年來其他天文活動也表明了這一點，似乎是毋庸置疑的。
“這並不令人驚訝，但這是一個非常有趣的事情，”俄亥俄州立大學的天文學家斯科特·高迪說，他沒有參與這項新研究。也許最令人鼓舞的是卡桑和他的同事們的發現，即行星的頻率隨著這些行星質量的減少而上升。像木星這樣的大行星相對稀少，像海王星這樣的中型行星存在於大約 50% 的恆星周圍，而質量只有地球 5 到 10 倍的小行星則更為普遍。“從某種意義上說，行星很常見，而低質量行星就像泥土一樣常見，”高迪說。
卡桑基於一種名為引力微透鏡的行星探測方法進行了銀河系的普查。天文學家使用智利的華沙大學望遠鏡監測大約 2 億顆恆星，以尋找其中任何一顆恆星的光突然異常放大。這種亮度增加可能是由於另一顆恆星經過背景恆星的前面，中間恆星的引力場像透鏡一樣將背景恆星的光聚焦到地球上。這種排列很少見，但透過多年監測如此多的恆星，這項被稱為光學引力透鏡實驗 (OGLE) 的活動記錄了數千次微透鏡事件。
然而，由於微透鏡效應，背景恆星的變亮和隨後的變暗並不總是遵循平滑的鐘形曲線。在 OGLE 和位於紐西蘭約翰山大學天文臺的類似天體物理學微透鏡觀測 (MOA) 實驗中識別出的大約十幾個案例中，透鏡訊號的不規則性指向一顆繞前景恆星執行並扭曲透鏡對稱性的行星。偏離鐘形曲線的持續時間表明瞭疑似行星的質量。
微透鏡有其缺點——行星訊號是短暫的，僅在背景恆星和行星所在恆星保持對齊時持續（通常約一個月）。但它比其他行星探測技術有一個關鍵優勢：它對離其母星不太近的天體敏感。更有效的行星搜尋方法，包括美國宇航局的開普勒航天器採用的技術，該技術透過探測圍繞恆星執行的行星遮擋其恆星而引起的光線週期性變化，在探測軌道非常接近其主星並因此很快完成軌道週期的行星方面最為成功。
“微透鏡可以探測從地球到太陽距離的約 0.5 倍到 10 倍的非常大範圍軌道間隔內的所有質量的行星，”卡桑說。他指出，隨著對更大範圍的軌道距離和行星質量的探索，丰度估計只會增加。“我們的結果是針對質量在 5 個地球質量到 10 個木星質量之間的行星給出的，”卡桑說。“如果存在更遠或更近的其他行星，則每顆恆星的平均行星數量將相應增加。”
較小的行星比更大的行星更頻繁地出現這一結論，加強了開普勒對在其恆星附近執行的行星所顯示的結果。該航天器旨在定位與我們自己的世界相似的世界——位於溫和的、類似地球的距離其主星的小型岩石行星。這項搜尋仍在進行中，但該任務的早期結果已經揭示，小行星——那些只比地球稍大的行星——在開普勒已經敏感的較熱的、近距離軌道中很常見。
“開普勒已經發現小行星實際上在恆星周圍非常普遍，”高迪說。“這對我們最終在宜居帶中找到一顆地球大小行星的目標大有裨益。所有跡象都表明低質量行星很常見，所以我認為我們很有可能在未來幾年內找到這樣的系統。”