2012年10月4日 星期四

天上多了星星


宇宙中,恆星多過行星,抑或行星多過恆星?

太陽系是一顆恆星加八顆行星(冥王星的行星身份數年前已被摘下),如果這是宇宙常態,行星肯定多過恆星。

然而仰看夜空,除了金星、火星、木星等肉眼看得見的行星之外,天上繁星全都是太陽系以外的恆星。那些遙遠的恆星孤獨地守在宇宙的一角,還是如太陽一樣有行星陪伴?如有行星陪伴,我們看得見嗎?

事實上,探測天外行星的技術近年突飛猛進,尋找天外行星的工作亦進行得如火如荼,已確認的行星達八百多顆,數字只會繼續上升。我們究竟如何觀察天外行星,知道其存在?

概念上最簡單的方法,就是用望遠鏡留意其微弱的反光,正如我們看見金星、火星、木星、月亮,都是靠它們反射太陽的光。遙遠的恆星本身的光已十分微弱,其子行星所反射的光更加微弱,這方法不是想像般容易,只有少數行星以此發現。

如果運氣好,觀察某顆恆星的時候,碰巧一顆子行星在前面掠過,它便形成一點黑影,這是發現行星最直接的方法。該法之成功依賴望遠鏡與恆星所成的直線必須落在行星運行的平面,又要碰巧行星在中間掠過,豈不需要鴻運當頭才能碰見?幸好天上繁星恆河沙數,鴻運當頭的機會晚晚都有,約35%天外行星就是以此發現的。

直接觀察之外,只能間接觀察。萬有引力是雙向的,恆星牽引行星,行星也會牽引恆星,位於中心的恆星看似靜止,實則不斷受環繞的行星所拉扯,位置是有少許移動的。只要留意恆星的晃動,週遭行星的動態便能計算出來。該法十分實用,接近60%天外行星以此推算出來的,缺點是見不到行星,無法知悉其大小,只能靠質量和其他因素估算。

還有更間接方法,牽涉一點相對論。質量會扭曲光線的路徑,當一顆恆星在另一顆恆星面前掠過,前者會像一塊放大鏡般把後者的影像扭曲,這是天文觀察証實過的。若果前面那恆星有顆子行星,那便好像有兩塊放大鏡(一大一細)一起劃過眼前,應該能夠察覺,條件是必須有一顆更遠的恆星作為「背景光源」。此法幸運成份非常高,真的需要鴻運當頭,用它找到的行星寥寥可數。

(2012 年 10 月 4 日 信報副刋)

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