银河系中存在60亿颗类地行星？如果这是真的，这将大大超出我们的认知。但是这个数字，并不是我们看起来那么简单。
银河系拥有超过4000亿颗恒星，即使存在60亿颗类地行星，他们也将广泛分布在银河系的各个角落，彼此相距甚远。
这个数字是由一项最新研究成果提出来的，这项研究的共同作者，是来自不列颠哥伦比亚大学的米歇尔·库伊莫托和杰米·马修斯。这篇文章公开发表在《天文期刊》上，标题是“检索全部开普勒二号数据，预估FGK型恒星的发生率”。
所谓类地行星，指的是由岩石组成的、与地球大小相近且围绕着类太阳恒星或G型恒星公转的行星。此外，它还必须处于该恒星周围的宜居带内，与恒星保持合适的距离以保证星球上留得住液态水。值得注意的是，我们迄今为止所探测到的系外行星，大多数都是像海王星大小，且远离宜居带的行星。
[文字说明]艺术家为不同类型恒星的宜居带所作的插画
来源：美国国家航空航天局
“通过我的计算，发现每一个G型恒星所拥有的类地行星上限为0.18颗。”共同作者米歇尔·库伊莫托在一篇通讯稿上指出，“估算不同恒星周围各类行星的普遍性，能对行星的形成和演化理论提供重要约束，也可以为将来探索系外行星提供助益。”
在之前的研究中，关于类地行星的发生概率都表述不一，每一颗类太阳恒星周围存在宜居类地行星的数量，从0.02到大于1不等。
“我们的银河系拥有4000亿颗恒星，7%属于G型恒星。”马修斯说，“那就意味着我们的银河系中仅有不到60亿颗恒星可能有类地行星。”
绝大多数的已知系外行星，都是通过渡越时间测量法发现的。自动观测站（例如“开普勒”探测器）会监控行星划过恒星表面时恒星亮度的下降变化（来判定行星的存在），但那种方法存在不可避免的偏差。
与较小的行星相比，较大的行星更容易沉浸在星群里。现已发现了更多的大型气体行星，而鲜少发现较小的岩石行星。开普勒望远镜也更有可能发现轨道周期较短的行星。因此不能仅仅用开普勒的数据来推断整个银河系。
2014年2月，开普勒数据发布了715颗确认行星的规模。开普勒的结果并不能真正反映系外行星的数量，因为它更容易发现较大的行星。在NASA发布的论文中，研究人员写道，“寻找地球大小的行星是一项具有挑战性的工作，因为它们体积小，传输信噪比(S/Ns)低。这意味着行星探测管道发现它们比发现较大的行星要困难得多，而且在数据中被类似凌日的噪声所混淆的风险也更高。”
为了克服这种抽样偏差，Kunimoto使用了一种被称为“正向建模”的技术。她解释说:“我首先模拟开普勒搜索的恒星周围的系外行星的全部数量。根据我的行星搜索算法找到它们的可能性，我把每颗行星标记为‘探测到’或‘错过’。然后，我将探测到的行星与我实际的行星目录进行比较。如果模拟结果非常接近，那么最初的行星数量很可能很好地代表了围绕这些恒星运行的行星的实际数量。”
Kunimoto等人的研究是基于包含大约20万颗恒星的开普勒目录和盖亚数据发布2的精确的测量半径。他们还考虑了探测效率和数据中的传输噪声信号。最后，如作者所言，“对于在围绕G型恒星运转的保守定义的宜居带（0.99-1.70au）上运行的大小为0.75-1.5R？的行星，我们设定了每颗恒星0.18颗行星的上限(84.1百分位)”。
该研究中这一图片显示了围绕类日G型星的系外行星出现概率。其中，y轴表示行星半径，x轴表示轨道周期，每个方形也都由右边的图例进行了颜色编码。图片来源： Kunimoto 和 Matthews, 2020。数值的提出仅仅是研究的一部分，这项工作同时也有一些被人们熟知为“行星半径间隙”的新发现。半径间隙又叫富尔顿空缺，以Benjamin Fulton的名字命名，他是一位天文学家,也是美国宇航局系外行星科研所的研究员。富尔顿空缺描述了富尔顿及一组研究员在2017年发表的论文上概述的一种现象。出于某种原因，对于一个轨道周期少于100天的系外行星来说，拥有1.5倍到2倍的地球半径是十分罕见的。
系外行星半径间隙。因为一些原因，很难找到一颗拥有少于100天轨道周期，同时其半径在地球半径的1.5到2倍间的系外行星。数据来自《THE CALIFORNIA-KEPLER SURVEY》（加利福尼亚开普勒调查），III，《A GAP IN THE RADIUS DISTRIBUTION OF SMALL PLANETS》。图片来源：Fulton 等人，2017.One explanation for this radius gap is photoevaporation。（用光致蒸发解释半径间隙）。附近的行星到恒星距离过近，由于恒星的高能辐射，它们失去了自身的大气。而恒星在大约一亿年后会逐渐变小，因此在恒星高能辐射消失前，有着较厚氢/氦包层的较大行星或许可以留存部分自身包层。即使是小部分原氢/氦大气，也足以使行星扩大自身半径。他们发现半径间隙实际上发生在相比之前研究显示的较小的轨道周期范围内。研究小组的结果可以“为解释半径差距特征的行星演化模型提供约束条件”
标题中的数据来源于Kunimoto和Matthews的论文。这篇文章的背景灰度是富尔顿空缺，而其中的最新数据被标注成了黑色。本文的图片来自于Kunimoto和Matthews，这两张图都是2020年的。这类工作中的一个问题与“宜居带”这个术语相关：因为现在并没有关于这个术语的确切定义，因此，这就意味着，比较不同团队的工作会是困难的。Kunimoto和Matthews两位作者写道：“对于文献价值一致性缺失的一个并不完美的解释是作者们如何定义‘HZ型星’。”
同时，这类工作的另一个问题是对于岩质行星的定义。“另一个复杂的问题是作者们如何定义一个潜在宜居的岩质行星的大小。如果这个行星太小了，那么它就无法维持住行星上的大气或者支撑起行星的板块构造。”
在这项工作中，两位作者使用了一个越来越常见的“宜居带”定义：0.99～1.70个天文单位。同时，他们认为，岩质行星的最小尺寸是地球半径的0.75倍，而最大尺寸是地球半径的1.5倍。而其他的研究人员也遵循同样的定义。
这是艺术家关于HD 21749c和它的姊妹行星HD 21749b的概念图：HD 21749c 是第一个被美国国家航天局（NASA）的系外行星凌星巡天卫星（TESS）发现的地球大小的行星，而HD 21749b是一个温暖的比海王星小一点的行星。图片来源：Robin Dienel--卡内基科学研究所。这不会是关于类地球行星的系外行星群体的最终研究，因为我们现在仍然处于关于系外行星研究的初步探索期--我们刚刚开始善于发现系外行星，并确切可靠地描绘它们的大小、类型以及位置。正如Kunimoto在通讯稿里所解释的，这类研究将会帮助我们改善我们对于系外行星群体的理解，同时改善搜索这类信息的途径。
但是，如果银河系中有60亿颗类地球行星，随着时间的发展，我们期待着可以发现更多的类地球行星。NASA（美国国家航天局）的TESS（系外行星凌星巡天卫星）和ESA（欧洲空间局）的CHEOP（基奥普斯系外行星表征卫星）的使命是开启行星发现的新阶段。如果存在其他类地球行星，它们是不可能永远隐藏起来不被我们发现的。
作者：EVAN GOUGH
FY：Astronomical volunteer team
如有相关内容侵权，请于三十日以内联系作者删除
转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处
翻译：天文志愿文章组-协作翻译小分队
联合署名：笙洲，云生结海铭夕楼，蓝雨，苹果，予夜
审核：天文志愿文章组-
排版：零度星系
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自：https://www.universetoday.com/146583/astronomers-estimate-there-are-6-billion-earth-like-planets-in-the-milky-way/
本文由天文志愿文章组-笙洲，云生结海铭夕楼，蓝雨，苹果，予夜翻译自EVAN GOUGH的作品，如有相关内容侵权，请于三十日以内联系运营者删除。
注意：所有信息数据庞大，难免出现错误，还请各位读者海涵以及欢迎斧正。
结束，感谢您的阅读与关注
全文排版：天文在线（零度星系）
转载请取得授权，并注意保持完整性和注明出处
浩瀚宇宙无限宽广 穹苍之美尽收眼底
