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“100,000:1”? 銀河系有這麼多行星唱著浪人之歌?

2012/03/09 | | 標籤:

銀河系中的流浪行星(指軌道不繞行任何恆星運轉的行星),總數量有可能比恆星還多嗎?長久以來研究人員就一直在理論中假設這種自由漂浮型的行星的確存在,並且也在去年5月,果然找到了好幾顆正在流浪的行星,不過,2012年2月更新的研究結果表示,銀河系中這種逍遙自在 – 日復一日、年復一年遊蕩著星光大道的行星,數量搞不好最多會是恆星數量的~10萬倍!這可真是個連天文學家聽了都咋舌、名符其實的「天文數字」!

「10萬倍於恆星」的流浪行星總數,數字雖然龐大,不過倒是仍然和銀河系的總質量,以及銀河系中的重元素總量成應有的比例。長遠來看,未來,銀河系中其他行星和「垃圾」的數量,勢必將遠超過我們目前已知的範疇以外。

順帶一提的是,這項最新發現,完全沒有證實那顆名叫Nibiru的流浪行星的任何理論或流言(Nibiru就是為全球帶來「2012末日恐慌」的罪魁禍首)。

先前有些研究認為,我們的銀河系中,光是流浪中的行星可能就有數十億顆,譬如2011年時就有一個研究是運用微重力透鏡技術,對1~2萬光年以外地區進行觀測,結果順利發現了一些大小和木星同等級的「孤兒行星」。根據該研究進行的區域範圍相對應所發現的行星數量之比,再做進一步推論的話,那我們的銀河系中,應該有數量達幾十億的流浪行星,而這類行星與恆星的比例至少應為2:1。

如今,根據卡弗里研究中心(Kavli)最新的研究,又更進一步指出,這些流浪在銀河系中的行星,應該可以比2011年時估計的數量再向上加碼5倍!

該研究是運用了數學模型,以推估的方式加上一些理論上的變數控制,將銀河系重力拉力、可以形成這些天體的物質總量,及這些物質如何分配到各大大小小的各種天體中(小至冥王星,而大如木星),各種因素綜合做成。研究的方式是,把觀測到的「星系由哪些物質構成」、「含有哪些元素」,以及在觀測中得到的「恆星重力拉力」等數據,藉推論法得出「哪裡應有多少質量」等條件,然後全部條件集中拼湊在一起,最後以一般通用的標準界定上限 – 換言之:流浪行星加總起來後的全部質量,既不能比從實際觀測所得的總質量還大,也不能比重元素的總量多(「重元素」指的是在元素週期表上比氫重的那些元素)。

不過,運用這種研究方式,因目前對「行星如何形成」理論尚未完備,自然會受到其限制,難以從理論中據此直接而精確地預測到:銀河系裡究竟有多少數量的流浪行星。事實上,這種方式仍大幅受限於既有的「經驗法則」。研究者是先界定出「應該有多少流浪行星」的框架,然後,在不超過廣為一般所接受的數值門檻下,推估得出一個這類天體「可能存在」的上限值。

就是在這樣的前提下,他們預估出這類天體在銀河系中應有的上限數量是:恆星的10萬倍。

很多時候在科學和天文學領域中,為了得知星系和宇宙的組成物質究竟是什麼,科學家們首先要問的問題反而是,「它們並不是由哪些元素或物質組成的?」因此,他們會先從一個「可能會有多少?」的上限值開始著手,當資料更齊全時再下修這個上限,並再次從符合於經驗法則的觀測中得知更多資料,而理論模型中也繼續容納參考更多的觀測經驗,如此週而復始,越做越好。

因此,換句話說,「10萬顆流浪行星:1顆恆星」的這個比例數字,只是現階段推估的極限值,並非最終定案結論。而如果要認真數算清楚那些更小的天體,恐怕必須等到2020年,等到下一代太空和地面的大型巡天廣角紅外線望遠鏡啟用,才有可能精確實現。

究竟這些流浪行星都是從哪裡來的?第一種理論是,它們和恆星一樣,直接從星際介質、氣體雲塌縮形成。而第二種理論,也就是根據主導本研究的研究員Strigari的說法,有些行星誕生於被它的恆星系統彈出來。許多研究都說明「彈」出來的行星是一種相當普遍的行星形成成因。隨著時間經過,行星傾向於朝著靠近恆星的方向去漸漸遷徙,它們緩緩爬行經過形成了該恆星系統的殘留物質,而此時,有些行星本來位置就在遷徙中行星和其母恆星之間的,這些夾在中間的行星的軌道,在這個過程中會受到一些影響:有些是軌道跟著也偏向恆星,或者被甩而軌道變寬,甚至,有些完全被甩出該恆星系統外,最後這種完全被甩的情景,讓流浪行星們譜出了一首首浪人之歌。

衡量太陽系目前現況,去擔心這些流浪行星會不會突然來敲敲你家大門-未免多慮了。倒是很久很久以前,太陽系或許真的曾發生過這類事件。有些研究就認為,太陽系本來的行星數量是比現在多的,只是,有些後來被踢出去了。

既然聊到行星,各位當然非問不可:「流浪行星」上,可以住人嗎?

答案是,要是這些流浪行星的質量夠大,大氣層夠厚的話,那它們應該也能維持讓細菌可以生存的一定溫度,雖然它們遠離恆星的懷抱,享受不到來自父母的溫暖,不過,卻還是能藉由放射性衰變和構造性的活動,自製出一些熱能。

至於屬性像Nibiru這種「閒晃一族」的阿飄行星,有可能會出現在我們太陽系裡嗎?答案是:不可能。這是一顆完全沒有科學根據的行星,2012年12月21日它即將要拜訪地球?抱歉,影子都沒有!(Lauren 譯)

資料來源:中研院天文網[2012.03.01]

轉載自台北天文館之網路天文館網站

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