事实如此浪漫

即使它没有含生命,我们的太阳系也会很奇怪

W.如果一个外星人从绕着一颗遥远恒星运行的另一颗行星上发现我们的太阳系,它会是什么样子?这看起来有多不可能?在人类历史上,由于太阳系外行星搜寻的进步,我们现在第一次可以回答这个问题。我们甚至可以用数字来表示。如果那个外星人距离我们10光年(从银河的角度来说,就在我们的隔壁),花了10年或20年的时间(用与我们相似的仪器)寻找围绕我们的太阳运行的行星,它会发现:

肖恩雷蒙德

很稀疏,不是吗?没有地球或火星。根本没有岩石行星!没有土星,没有小行星带,没有冰巨人。所有的外星人都会发现是木星。这是因为其他太阳系行星和物体都离太阳太远,太小而无法检测,或两者。外星人可以针对木星的质量和轨道,以体面的精确度,因为我们的明星,太阳,阳光会展示一个摇摆不起作用的力量,因为它是它的轨道上它的重力 - 但这就是全部。它只是看到一个太阳木星系统。

但是,我们的银河系邻居太阳木星系统是多常见的?这样的系统,因为该术语表明,至少有一个星球,这是如此巨大地,它与它之间的重心和它轨道呈现那明星(在我们的太阳系中,每个其他行星和太阳之间的重心,在太阳系中,在太阳的半径内。我们的太阳木星是否与常量类似的东西?

让我们从太阳开始。事实证明,我们的母星有点不寻常,但也不是很多。这张照片显示了距离太阳30光年以内的所有恒星的普查结果:

邻里明星:在阳光下的30个光年内的恒星类型的分布(图中不包括21个白矮星)。 Franck Selsis,来自Solstation.com的数据

我们的太阳是一颗G星,颜色从白色到黄色,表面温度大约在5000到6000开尔文。在近400颗恒星中,30光年内有20颗G恒星。大多数恒星是M星,也被称为“红矮星”。这些小的红色恒星的寿命比G星长得多,但发出的光却暗淡得多。在附近的恒星中,太阳有点怪异。如果你在某个纬度给出我们对“类太阳”恒星的定义,我们的恒星最终会变得很罕见——附近的恒星中有10%是这样的,大约相当于美国成年素食者的比例。

现在让我们把注意力转向木星。首先,看看我们目前对太阳系外行星的普查。这是过去20年里发现的近3000颗行星的分布图;x轴表示行星到母星的距离,y轴表示它们的质量:

星图:在其质量(Y轴)和轨道的大小(X轴)方面的超太阳行星的分布。颜色对应于检测技术。太阳系行星包括在内。Exoplanets.org的数据。 肖恩雷蒙德

像太阳一样,乔特斯只是普通的一点。(As are our rocky planets: None of the known extra-solar planets line up with them, or with Saturn, Uranus, or Neptune. But we already knew this; it’s why we are searching for sun-Jupiter systems and not complete solar systems.) Only 10-15 percent of sun-like stars have a gas giant planet like Jupiter, with a mass larger than 50 Earths.

另一个让我们的木星更加不寻常的因素是它的轨道:它几乎是圆形的(带有椭圆的椭圆偏心只有5%),而且还不止五次大于地球的轨道。另一方面,在其他已知的气体巨头中,只有大约10%的轨道比火星(比地球大的1.5倍)几乎是圆形的(偏心率小于10%)。把那些人放在一起,只有约1%的恒星像太阳一样有一个像我们这样的木星 - 比在5张牌扑克手中的3张牌的可能性更少。

太阳系还有一个方面是不寻常的。这与我们所拥有的行星无关;这是缺失的东西。在所有像太阳一样的恒星中,大约有一半的轨道上至少有一颗“热的超级地球”行星。这些行星一般与地球大小或更大,围绕太阳的轨道比水星的轨道小。我们不知道为什么太阳系缺乏超级地球,尽管有一种观点认为木星可能是原因

行星系统的结构究竟如何影响其宿主的能力,如果有的话?

让我们把这些碎片放在一起来计算我们的太阳系有多不寻常:恒星,就像太阳的一部分(10%),乘以分数与木星的类太阳恒星(10%),乘以分数类木星的类木行星的轨道(10%),乘以分数的类太阳恒星,没有热的行星(50%),0.05%。

这告诉我们,我们的银河邻居每2000颗恒星中的一个是一个太阳木星系统。如果您申请NASA成为宇航员,那么这些是挑选的几率。但是,这是什么意思?这意味着太阳系是不是即使没有考虑到它的生活,即使在不考虑它的生活中,即使是恒星的终身,也是一毛钱的行星系统。大多数系统都与我们的不同。大多数行星系统轨道吞噬红矮人而不是像太阳一样的大黄色星星。大多数系统都包含靠近他们的星星的超地,如果他们碰巧有煤气巨头,它往往更接近它的太阳,或者比木星更加伸展轨道。

但我们不知道有多少Sun-Jupiter Systems还有金星,地球,土星或马斯。我们不知道常见的地球和土星在没有Jupiters或系统的系统中,轨道的红矮人。我们真的想知道是否有终身行星更喜欢太阳木星系统的原因,如我们。行星系统的结构究竟如何影响其宿主的能力,如果有的话?

我们仍在寻找这些问题的答案。Juno SpaceCraft,现在在木星周围的轨道上,可能会在他们身上铺平一些光线。“一些答案毫无疑问地躺在引力系统的一般物理学中,以及在婴儿恒星周围旋转的气体和颗粒的内在吸引力,因为它会收入出现在星际材料的寒冷汤中,”天体学家写道Caleb Scharf.在他2014年的书中哥白尼复杂。“但是一大块拼图,一件非常大的作品,似乎来自纯粹,盲目,纯粹的机会。”


肖恩雷蒙德是一位研究行星系统形成和演化的天文学家。他的博客地址是PlanetPlanet.net.


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