关于银河系中有多少个太阳的关键要点
- 银河系中有多少个太阳取决于你对“太阳”的定义。根据天文学家的说法，我们的太阳被认为是一颗主序 G 型星。
- 要了解银河系中有多少个太阳，天文学家会测量星系发出的光。根据这些测量结果，他们估计星系中像我们太阳这样的恒星不超过 10%。
- 使用相同的测量方法，天文学家很可能可以预测宇宙中太阳的数量。这个数字非常庞大，以至于难以理解。卡尔·萨根曾将宇宙中的恒星数量比作地球所有海滩上的沙粒数量，而其中大约 10% 或更少会与我们的太阳相似。
仅银河系就包含数十亿颗恒星，但当从我们宇宙的角落向外扩展时，NASA 估计宇宙本身可能拥有多达一万亿亿（ septillion）颗恒星，即后面有 24 个零。其中，有一颗是我们的太阳。
然而，这个广阔的空间中有多少个其他太阳，取决于你定义的严格程度。
“通常，你会听到教科书说我们的太阳是典型的平均恒星，”宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学教学教授 Christopher Palma 说。“它位于质量和温度范围的中等水平。太阳的许多特性都明显是平均的。”
这使得我们的太阳成为一颗主序 G 型星，通过其核心的氢燃烧。它位于 O、B、A、F、G、K 和 M 组成的一系列的中间位置。仅根据这个标准，回答这个问题的最简单方法就是询问有多少颗主序 G 型星。
阅读更多：关于银河系你可能不知道的 10 个事实
银河系中有多少个太阳？
天文学家估算银河系中恒星数量的一种方法是测量光。
“例如，我们通常可以很好地估计出一杯水中分子的数量。但在天文学中，我们处理的是探测来自非常遥远物体的光，而这就是我们仅有的依据，”Palma 说。“我们看到一个光点，然后试图弄清楚这个光点中有多少物质。”
Palma 将其比作一个 LED 灯泡的光与一个包含数千个 LED 灯泡的手电筒的光：手电筒会比单个 LED 灯泡亮一千倍。为了将这种方法推演到星系，天文学家会反向计算。
“像银河系这样的典型星系会发出这么多光。如果一个典型恒星的光度是这样，有多少颗恒星加起来才能产生与银河系发出的光总量相同的光呢？”Palma 继续说道。
在观察仙女座等遥远星系时，估算起来会更容易。
“我们住在离星系中心大约一半的地方，我们肯定看不到整个星系，因为我们就身处其中，”科罗拉多大学天体物理与行星科学系副教授 Kevin France 说。“如果你在一团云里，你看不清云的形状，因为你只能看到周围的事物。”
最终，根据银河系发出的光判断，我们的星系包含数千亿颗恒星，下限约为 1000 亿颗——其中，Palma 补充说，预计有 2% 到 10% 的恒星与我们的太阳相似。
宇宙中有多少个太阳？
天文学家可以类似地估算出整个宇宙中的恒星数量。如果银河系是一个典型的星系，France 说，天文学家可以首先估算出我们宇宙邻近区域有多少个其他银河系。
“我们能看到的這個小角落的宇宙体积，与我们认为的整个宇宙的体积相比是多少？”France 继续说道。“大致是相似的。你基本上可以乘以这个数字，然后得到恒星的总数。”
这个总数可能难以理解，是一个后面跟着无数个零的数字，很少有人在生活中会遇到。天文学家卡尔·萨根曾将宇宙中恒星的总数比作地球上所有海滩的沙粒总量。同样，其中大约百分之十可能是类太阳恒星。
“尽管你永远无法单独数出它们，但你可以将望远镜指向天空的一个区域，然后问‘在这个区域里我看到了多少个星系？’”Palma 说。“然后你可以通过数学推算到整个宇宙。”
哪个行星拥有更多的太阳？
人们可能会想，有多少亿颗类太阳恒星漂浮在太空中独自游荡，又有多少颗是系留行星的？恒星可以存在于双星系统甚至三星系统中，尽管多一颗行星的组合可能没有足够稳定的轨道来留在系统中。
与此同时，我们的太阳系由八颗行星围绕一颗恒星构成——这种结构比多颗恒星围绕一颗行星更常见。
“通常，一颗恒星有多个行星。我们已经找到了有七颗行星的其他系统的例子。我们有八颗，”Palma 说。“但我们目前还看不到它们全部。”
至于其中有多少颗恒星属于能够真正支持生命的行星，那就更难发现了。探测它们如此困难的原因是恒星的光芒会远远盖过行星，“高达十亿倍，”Palma 说。如果我们的太阳是灯塔耀眼的灯光，人们可以想象地球是一只萤火虫尾巴的光。
因此，通过询问有多少类太阳恒星是因为它们支持行星上的生命，就有可能对当前的类太阳恒星估算提出质疑。这也就是从 G 型星到“地球 2.0”的简单答案变得复杂起来的地方。
此外，天文学家们也在思考反过来的问题：一颗类地行星是否必须围绕一颗类太阳恒星才能被称为类地行星？
“这是个价值百万美元的问题，”France 说。
类太阳恒星和类地行星
类地行星是如何形成的，这是一个 France 在最近发表于《天文学杂志》的研究中探讨的问题。
恒星的磁场在旋转时会扭曲、弯曲和断裂，产生大量的辐射。随着时间的推移，它们减速和老化，辐射的水平和强度也会发生变化。过长时间的过高能辐射会剥离行星的大气层，使其变得不适宜居住。
“这意味着围绕那颗恒星运行的行星也会经历相应的变化。如果你经历了一段非常短的时间，却被大量的过高能辐射轰击，那么你的大气层也许能够存活下来，”France 说。
了解主恒星与其行星之间的关系是确定什么构成第二个地球的关键。
“你无法将行星与其恒星分开，”France 说。“它们是相连的。”
NASA 即将推出的宜居世界天文台（France 是该项目的一部分）的目标是有一天将一种仪器送入太空，该仪器能够阻挡耀眼的星光，以便捕捉伴随行星的萤火虫般的光芒。更精确地说，France 补充说，这大约是阻挡 100 亿颗恒星光子才能捕捉到 1 颗行星光子。
一旦天文台捕捉到足够多的附近恒星，就开始计数：其中哪些类太阳恒星拥有处于理想位置的行星，以及其中哪些行星拥有可能表明存在生命的“大气指纹”。
这项技术仍在发展中，但它正使科学家们更接近于回答人类一直以来提出的一个最古老、价值百万美元的问题：我们是孤独的吗？
“我们生活在一个非常幸运的时代，我们正处于在技术上能够开始回答这个问题的前沿，”France 说。
文章来源
我们Discovermagazine.com的作者在文章中使用同行评审的研究和高质量的来源，我们的编辑会审查科学准确性和编辑标准。请查阅本文使用的以下来源
- NASA。恒星基础知识
- NASA。宜居世界天文台
- 《天文学杂志》。从 10 百万年到 100 亿年太阳极端紫外线演变的半经验估计
