依照伯德定律发现“迷失的行星”

天文学家在银河系发现了数千颗太阳系以外的行星，开普勒卫星在系外行星的搜中立下了汗马功劳。很多行星在已发现的行星中“结伴而行”，它们围绕着一颗共同的主恒星旋转。通过分析系外行星系的特征，澳大利亚国立大学和丹麦的尼尔斯·波尔研究所的研究人员计算了银河系蕴藏的伴有宜居行星的恒星数量，计算的结果显示，宜居行星的数量令人惊人，银河系估计含有数十亿颗伴有一至三颗宜居行星的恒星。宜居行星拥有液态的水，生命在宜居行星的起源和进化也许早已发生，皇家天文学会的《月度通讯》杂志发表了科研团队的成果。

通过开普勒卫星望远镜的观测数据，天文学家目前在银河系发现了大约1000颗绕主恒星旋转的行星，3000颗疑似或潜在的行星有待确认。很多主恒星伴有2到6颗行星，好像太阳伴有多颗行星一样。开普勒望远镜十分适合搜索大体积、相对靠近主恒星转动的行星，开普勒望远镜的搜索有”漏网之鱼”，潜在的行星数量大于观测的行星数量，银河系的一颗主恒星通常伴有2到6颗行星。

行星靠近恒星转动，恒星产生强的热辐射，表面十分炽热的行星失去了孕育生命的合适温度。行星处在宜居带，这是发现生命行星的关键因素，宜居行星拥有潜在的水源和多种形态的生命。为了准确计算宜居行星的数量，澳大利亚国立大学和尼尔斯·波尔研究所的研究人员应用了延续250年历史的技术方法，这一方法被称为“伯德定律”。

伯德定律大约出现在1770年，在天王星发现之前，当时的科学家应用伯德定律计算了它的位置。伯德定律是指行星的轨道周期在一个恒星系中有特定的比率。根据伯德定律的推断，第一颗行星和第二颗行星的轨道周期的比率等于第二颗行星和第三颗行星的轨道周期的比率，以此类推。假如知道了某个行星用多少时间绕太阳或恒星旋转一周，那么人们可以推算其它行星绕太阳或恒星旋转一周时需要的时间。可以根据伯德定律计算出不同行星在恒星系中的位置。可能出现“迷失的行星”或行星发生了意外的“失联”，可以通过计算找到在行星序列中迷失的行星。

哥本哈根大学的尼尔斯·波尔研究所的研究员、天体物理学和行星科学小组的博士研究生斯蒂芬·克亚尔·雅各布森解释了计算的思路，科学小组使用了古老的方法，在151个恒星系中计算了潜在行星的位置，通过开普勒望远镜的观测发现，每一颗主恒星伴有3到6颗行星，在其中的124个恒星系中，行星的位置遵循了伯德定律。应用伯德定律或T-B定律，科学小组尝试在恒星系中预测更多、更遥远的行星，目前仅计算了潜在的行星，通过开普勒望远镜的观测确认了这些行星的存在。

在已计算的151个恒星系中，27个恒星系中的行星在首次观测时似乎不符合伯德定律，科学小组尝试将27个恒星系中的行星排列成特定的样式，根据伯德定律，这些行星似乎应排列在合适的位置，为了符合伯德定律要求的行星排列，科学小组增加了迷失或失联的的行星，将它们填补到已知的行星行列，还将额外的行星填补到已知最遥远的行星以外的位置。

通过合理的添加和补充，科学小组在151个恒星系中预测了228颗“迷失的行星”，科学小组在40个恒星系中优选了77颗行星，采用“优选法”的原因在于它们被观测到的机会更高，当优选的行星在主恒星的前方经过时，开普勒望远镜发现它们的可能性很大。科学小组欢迎更多的科研人员加入行星发现的团队，发现迷失的行星，这意味着“伯德定律”在更大的范围依然成立。

行星太靠近主恒星，它的表面会过于炽热，不可能含有滋养生命的液态水；行星太远离主恒星，它的表面过于寒冷，深度冻结的表层无法孕育生命的种子。不太远和不太近的“中间地带”最适合宜居带的尺度，宜居带的行星适合液态水和生命的存在，行星宜居带与主恒星的特性直接相关，宜居带的位置取决于恒星的大小和光度等因素。

科学小组依据伯德定律在151个恒星系中添加了额外的行星，计算了宜居带行星的数量，他们发现每个恒星系含有1到3颗宜居行星。除了挑选的151个恒星系，科学小组增加了31个恒星系，他们在新增的恒星系中考察了位于宜居带的行星。依据伯德定律，仅添加了一颗额外的行星，他们对新增的31个恒星系进行了计算，平均每个恒星系含有两颗位于宜居带的行星，相当多的宜居行星是固体行星，岩石态的宜居行星有可能蕴含水和生命活动。

科学小组将计算结果推广到更大的空间，银河系可能拥有数十亿颗伴随宜居行星的恒星，宜居行星的数量大，几乎在银河系“遍地开花”，“我和生命有个约会”，这是银河系展现的生命图景。宜居行星拥有适合的温度、光照、水和土壤等要素，可以期待生命之花的绽放。更多的研究人员将加入对行星和宜居行星的搜索行动，科学小组将重新审视40个行星系中的“开普勒数据”，在优选的40个行星系中，应用伯德定律预测潜在行星的数量，以开普勒望远镜的观测结果为依据，以此检验预测的行星数量是否符合实际观测的数量。

（编译：2015-3-19）