在浩瀚的宇宙中,恒星的存在为行星的形成提供了理想的环境,而随着对宇宙的探索加深,科学家们发现几乎所有的恒星都伴随着行星。根据研究,平均来看,每颗恒星几乎都有至少一颗行星。而这些行星的性质及其与恒星特征之间的关联,是目前天文学家努力解开的重要课题之一。
对于所有恒星中拥有行星的比例,目前的研究表明,这个数字极可能是相当惊人的。尽管由于探测远方系外行星的技术限制,尚无法确定具体的数字,但有研究显示约每五颗类太阳恒星中就有一颗拥有位于可居住带的地球大小行星。
「恒星围绕行星运行,是规则,而非例外。」
科学家们利用径向速度法和过境法来探测行星,这两种方法最敏感于小轨道中的大型行星。因此,我们目前所知的系外行星,多数为所谓的「热木星」,即质量大且运行周期短的行星。根据2005年的一项调查,约1.2%的类太阳恒星拥有热木星,而类太阳恒星约有3%至4.5%可能拥有质量相当于至少30颗地球的巨型行星。
目前已知的大多数系外行星围绕的恒星,都是与太阳相似的主序星,主要是F、G及K光谱类别。虽然一些较低质量的恒星,如红矮星,探测到行星的概率较低,但Kepler太空望远镜仍然发现了许多围绕红矮星的行星。
「极具质量的恒星在形成行星时,会产生光蒸发效应,抑制行星的形成。」
此外,据研究,质量达太阳两倍的恒星中,大约六分之一的恒星拥有一颗或多颗木星大小的行星,而在红矮星中,约每三颗红矮星就有一颗围绕着它们的长周期海王星大小的行星。从Kepler的观测中我们知道,行星的出现率会随着恒星的冷却和质量增长而递增。
恒星的金属丰度,意即重元素的含量,与行星的形成有着密切的关系。研究表示,高金属丰度的恒星所拥有的行星,特别是巨型行星的概率远高于低金属丰度的恒星。这说明,金属丰度在行星形成过程中扮演着举足轻重的角色。
「小行星的出现率在金属丰度较高的恒星中出现三倍于低金属丰度恒星的频率。」
根据2014年的一项研究,金属丰度增加会提高各类型行星的出现率,尤其是大型行星的形成受益于较高金属含量的环境。
恒星的多重性也影响着行星的形成。根据研究,红矮星的多重性约为25%,而类太阳恒星的多重性约为45%。这意味着在行星的形成过程中,恒星伴随的环境会对行星系统的稳定性产生影响。目前已知有数十个行星围绕在双星系统中运行,例如55 Cancri,这或许证明行星不仅能在单一恒星中形成,亦可在多重系统中存在。
开放星团是恒星形成的主要场所,但在这些环境中发现在行星的数量却相对较少。部分研究指出,这可能由于开放星团的环境妨碍行星的形成。而近期的发现则证实,开放星团中的行星存在率与场外恒星相近,N群6811就发现了两个行星系统。
随着科技的进步,未来我们将能更精确地进行系外行星的观测与归类,深入了解行星的形成过程及其与恒星间的关系。当我们在夜空中仰望星空,是否会对那些孤独的星星中潜藏着多少未知的行星而感到敬畏呢?