为什么宇宙中行星数量很少？ 第1页

直接确认存在的数量少是因为我们现有的探测能力太差，体型大到对恒星自转轴产生明显影响或从恒星前通过造成光度明显变化的才能让我们较为容易地探测到。而且最近几年发现的太阳系外行星数量太多、NASA的人手不够，许多数据只经过了草率的处理，需要人工智能和民间爱好者帮助修正。一些过去发表的数据已经被后来的观测推翻^[1]。

现在去观测太阳系外行星，最多能拍摄到若干个像素^[2]，要靠光谱分析、轨道半径、恒星输出来推测行星的状况；绝大部分情况下行星连一个像素都拍不出来，要拿行星从恒星前通过时恒星光度的变化来推测行星的存在及其可能的半径、用恒星光谱里的吸收线去推测行星大气的状态。这样推测出的地表状况是非常不准确的，地貌特征只能靠大致温度说说是否可以有岩石、液态水或冰、熔岩之类，具体的地形是不知道的，行星质量、体积大小几乎都是估计值，误差范围很大。

在恒星附近“到底有几个行星”这方面，质量大、可以从恒星的摆动中推测出的气态巨星与冰巨星、热木星等相对容易发现与确认^[3]，一个恒星附近存在着多颗行星时，相互之间的引力对轨道会有微小的摄动，一颗行星凌日周期的变化可以表示另一颗行星的存在，即使另一颗行星未被观测到凌日也一样，但影响过小的行星在遥远的距离外跟误差难以区分。岩石行星、距离恒星非常远以至于难以测出其影响的行星的数量不容易把握，可能被低估。

距离我们超过1000光年的恒星附近有没有较小的行星是很难观测的，数万光年外的就随缘了，而且越遥远的目标的体积与质量估计的准确度也越差。例如1996年在49亿光年外发现了一个微引力透镜事件，可能是行星从类星体前通过造成的。比较确定的遥远行星例如12400光年外的PSR B1620-26 b、27710光年外的SWEEPS-04^[4]。这距离远比不上银河系的半径，银河系内绝大部分行星靠当前的技术都还无法发现。

截止2018年3月21日，NASA确认存在的系外行星到地球的距离范围：

太阳系外行星的轨道主要是拿观测数据用物理定律计算的，能观测到影像来检验的太阳系外行星是极少数。对轨道平面的把握并不精确；行星自转状况也是计算上推测的，距离恒星特别近的潮汐锁定判断一般没问题，自转轴倾角、有无卫星影响之类就很难考虑了，缺乏精确度。

但我们可以根据现在的观测数据进行推测。在较近的距离上，我们可以发现几乎每个被观测的恒星都有行星环绕，17%的恒星有一颗0.8-1.25倍地球大小的行星在85天或更短的公转周期轨道环绕着。大约四分之一的恒星有一颗1.25-2倍地球大小的行星在150天或更短的公转周期轨道环绕着。更大的行星可以在更远的距离更容易地被探测到。四分之一的恒星有一颗2-4倍地球大小的行星在250天的公转周期轨道环绕着。大约3%的恒星有4-6倍地球大小的行星在环绕。约5%的恒星有6-22倍地球大小的行星在400天或更短的公转周期轨道环绕。

NASA在太阳系附近观测到的褐矮星数量约为同一范围内恒星数量的六分之一。2017年，根据对5500光年外年轻的大质量星团RCW 38的观测^[5]，科学家估计银河系里的褐矮星数量在250亿到1000亿之间^[6]。银河系里恒星的数量估计在2500亿±1500亿^[7]（还有更大的估计，例如根据银河系的可能质量和常见的恒星质量给出数万亿的结果^[8]），围绕恒星运转的行星数量不低于恒星数量^[9]，还有不围绕恒星的星际行星（所谓“流浪行星”）。2011年，NASA估计银河系内质量接近木星的星际行星的数量可达恒星数量的两倍^[10]。

其它星系里的比例状况跟银河系不会有本质区别。

参考

1. ^ 例如HIP 11952附近曾经被认为有两个行星，但后来更高精度的观测认为那是误差导致的，实际上没有行星。
2. ^ 这还要是体积非常大、距离恒星较远、散发大量红外线的年轻行星，以供我们现在的技术成像
3. ^ 行星绕着恒星公转时，恒星也会绕着与行星的共同质量中心微微移动，恒星径向速度的变化可以通过多普勒效应在谱线上产生变化而被测出。
4. ^ 该行星的质量上限是3.8倍木星质量，最佳拟合半径约0.81倍木星半径，误差高达12%。
5. ^ 其结果与在其他年轻恒星形成区域中发现的一致，没有证据表明高恒星密度和大量大质量恒星的存在会改变褐矮星与极低质量恒星的形成效率。
6. ^ https://arxiv.org/abs/1707.00277
7. ^ https://asd.gsfc.nasa.gov/blueshift/index.php/2015/07/22/how-many-stars-in-the-milky-way/
8. ^ http://www.astronomycafe.net/FAQs/q76x.html
9. ^ https://arxiv.org/abs/1202.0903
10. ^ http://www.jpl.nasa.gov/news/news.cfm?release=2011-147