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天文小問答:我們的銀河系中有多少顆星星?

2020-11-07 08:50 作者:天文在線  | 我要投稿

答:數(shù)不勝數(shù)!我們先來看看僅在我們的銀河系中大概有多少

銀河系的總質(zhì)量是太陽(yáng)的1.54萬億!

銀河系中可以容納下:

100萬億的流浪行星(沒有恒星的行星)、

290萬億個(gè)流浪行星的衛(wèi)星、

一萬億顆恒星、

這一萬億顆恒星的行星和衛(wèi)星。

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圖為在帕瑞納天文臺(tái)的夜空中觀賞到的銀河系的核心 圖源:Wikipedia

為了驗(yàn)證這一觀點(diǎn),現(xiàn)在進(jìn)行計(jì)算:

1、一萬億顆恒星,以及相應(yīng)的行星和衛(wèi)星占據(jù)7500億倍的質(zhì)量

A、8500億個(gè)小質(zhì)量的恒星(如紅矮星、褐矮星)和他們的衛(wèi)星和行星,占據(jù)4500億倍太陽(yáng)的質(zhì)量。所有恒星的平均質(zhì)量比太陽(yáng)小,但是其中有很小一部分,大約有十到四十億個(gè),與太陽(yáng)質(zhì)量相近,因此平均來說,這一類恒星,質(zhì)量略小于太陽(yáng)的一半。每一顆恒星平均有3-4個(gè)行星,每個(gè)行星平均有1.5個(gè)衛(wèi)星,并且每一個(gè)恒星系都有自己的小行星帶。因此在宇宙銀河系中圍繞這類恒星的行星總數(shù)達(dá)到了2.975萬億個(gè)*,他們的衛(wèi)星又有4.4625萬億個(gè)。因?yàn)檫@些小恒星即紅矮星、褐矮星的質(zhì)量很小,4500億太陽(yáng)的質(zhì)量?jī)?nèi)可以輕松的包含下所有的恒星以及它們相應(yīng)的行星、衛(wèi)星和小行星帶。

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*按平均每個(gè)恒星有3.5顆行星計(jì)算。

(b)現(xiàn)在對(duì)于恒星,還有一些大的天體,它們占據(jù)3000億倍太陽(yáng)的質(zhì)量,比如黑洞,孕育恒星的星云,類星體,磁陀星,紅巨星,特超巨星,超巨星等等。所有的這些恒星平均質(zhì)量是太陽(yáng)的兩倍。許多天體,大概有250到500億個(gè),質(zhì)量不到太陽(yáng)質(zhì)量的兩倍,取這些天體的平均質(zhì)量為太陽(yáng)的1.5倍,為了方便計(jì)算取數(shù)量為上限500億顆,這500億個(gè)顆恒星就占據(jù)了750億倍太陽(yáng)的質(zhì)量。這500億顆恒星每個(gè)平均有兩顆行星,每顆行星有一顆衛(wèi)星,有的還有一個(gè)小行星帶或宇宙塵埃。所以現(xiàn)在有1000億顆行星和1000億顆衛(wèi)星,或者更多。稍后會(huì)詳細(xì)介紹他們質(zhì)量分配情況。

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圖為藝術(shù)家想像的WOH G64是在大麥哲倫星系的一顆紅特超巨星 圖源:Wikipedia

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也就是說它們的質(zhì)量是太陽(yáng)質(zhì)量的1到2倍。 現(xiàn)在我們剩下1000億個(gè)天體,包括星云,黑洞,類星體,磁星,紅巨星,特超巨星,超巨星等。我們可以在這里輕松分配剩余的2250億倍太陽(yáng)質(zhì)量。雖然在這類天體中,超級(jí)大的不多,但還有很多小一些的恒星?,F(xiàn)在,我們?cè)谶@里將1500億倍太陽(yáng)質(zhì)量分配給750億顆恒星。 同樣,每顆恒星的軌道上平均有2顆行星,每顆行星有1顆衛(wèi)星。 因此,這里有1500億顆行星和1500億顆衛(wèi)星。 我們還剩下750倍太陽(yáng)的質(zhì)量,要將這些質(zhì)量分配給250億個(gè)幾乎沒有行星或衛(wèi)星的大型或超大型天體,它們的質(zhì)量是太陽(yáng)的3倍。按照平均每顆恒星有一顆行星和一顆衛(wèi)星估算,再增加250億顆行星和250億顆衛(wèi)星。

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圖為Ω星云 圖源:Wikipedia

因?yàn)榉诸愂侨祟惖闹囌摚?/span>
那么分配給750億顆恒星的1500億倍太陽(yáng)的質(zhì)量也可以分給

1000億顆行星和1000億顆衛(wèi)星,

1500億顆行星和1500億顆衛(wèi)星。

太陽(yáng)質(zhì)量的7500億倍分配給250億個(gè)很少有行星或衛(wèi)星的大塊頭和超級(jí)大塊頭也可以分給

250億顆行星和250億顆衛(wèi)星。

你可能認(rèn)為這是胡說八道,但是,我們太陽(yáng)本身的質(zhì)量相當(dāng)于33萬個(gè)地球的質(zhì)量,所以可想而知,上述質(zhì)量可以輕松容納行星、衛(wèi)星、小行星帶和宇宙塵埃。

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現(xiàn)在開始話題中最有趣的部分,即流浪行星或游牧行星,這是以千萬億計(jì)的數(shù)字。

2.十億億顆流浪行星: 現(xiàn)在我們已經(jīng)將銀河系中1.54萬億倍太陽(yáng)的質(zhì)量中的7500億倍分給了一萬億顆恒星(超大、大、小、超小、微型等恒星),還剩7900億倍太陽(yáng)的質(zhì)量。

我們認(rèn)為,流浪行星的平均質(zhì)量與地球的質(zhì)量相近。

因此,這些100萬億平均質(zhì)量與地球相似的流浪行星的總質(zhì)量是太陽(yáng)質(zhì)量的3060億倍。

當(dāng)然,我們已經(jīng)知道這個(gè)平均規(guī)模是不可能的,使用平均值這一計(jì)算方法與實(shí)際情況有不符之處。

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這100萬億顆流浪行星中有30萬億氣態(tài)巨行星。

現(xiàn)在,到計(jì)算部分:有一個(gè)令人震驚的事實(shí)是,

100萬億顆流浪行星的質(zhì)量是3060億倍太陽(yáng)的質(zhì)量,但是其中70萬億顆的平均質(zhì)量是地球質(zhì)量的一半,他們的總質(zhì)量只占1060億倍太陽(yáng)質(zhì)量。他們像金星、火星、水星、冥王星等一樣,形狀尺寸各異,小行星小到像冥王星的衛(wèi)星卡戎或火星的火衛(wèi)一火衛(wèi)二,大到質(zhì)量達(dá)到地球質(zhì)量的一半的伊娥(木衛(wèi)一)、歐羅巴(木衛(wèi)二)、泰坦(土衛(wèi)六)、卡里斯托(木衛(wèi)四)等。

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旅行者2號(hào)所拍攝的木衛(wèi)二高分辨率圖片 圖源:Wikipedia

氣態(tài)巨行星:它們驚人的占據(jù)了流浪行星的大部分質(zhì)量,平均質(zhì)量是地球的2倍。因此,這30萬億顆氣態(tài)巨行星的質(zhì)量占據(jù)2000億倍太陽(yáng)的質(zhì)量。

你認(rèn)為我忘了把他們的衛(wèi)星計(jì)算在內(nèi)嗎?哈哈,并不是,我還沒有那么笨。

我們看一個(gè)平均數(shù),在這些有趣的流浪行星中:

每一個(gè)氣態(tài)巨行星平均有五顆衛(wèi)星,因此僅流浪的氣態(tài)巨行星的衛(wèi)星數(shù)就達(dá)到了5 * 30萬億=150萬億顆!

小一點(diǎn)的流浪行星平均每個(gè)有2個(gè)衛(wèi)星,這樣僅小流浪行星的衛(wèi)星數(shù)就達(dá)到了2*70萬億=140萬億顆!

總計(jì)290萬億顆衛(wèi)星。

現(xiàn)在,我們不浪費(fèi)時(shí)間進(jìn)行精確計(jì)算,但為了清楚的闡明情況,所以,我簡(jiǎn)單地假設(shè)這些衛(wèi)星的質(zhì)量都是地球質(zhì)量的一半,因此這290萬億顆衛(wèi)星(按照每個(gè)衛(wèi)星質(zhì)量都是地球的一半計(jì)算)占4390億倍太陽(yáng)的質(zhì)量。

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圖為土星 圖源:Wikipedia

3.290萬億顆流浪行星的衛(wèi)星:

那么現(xiàn)在你可能會(huì)產(chǎn)生疑問-我傻嗎?在我上面提到的較小行星類別中的一些行星中,這些衛(wèi)星怎么會(huì)比它們的行星大呢?

再說一次,由于取平均值是人類的謬論,我想澄清并指出,這只是考慮到這290萬億顆衛(wèi)星和銀河系質(zhì)量的平均大小,并將其中的一部分分配給這些衛(wèi)星。事實(shí)是,有些衛(wèi)星總是大得多,有些總是小得多,有些就像我們的月亮一樣,還有一些行星和恒星也總是微型的。所以,對(duì)衛(wèi)星來說也是如此。

此外,正如問題所說,如果出現(xiàn)了衛(wèi)星比行星大的反?,F(xiàn)象,那么在萬有引力的作用下會(huì)使行星變?yōu)樾l(wèi)星,衛(wèi)星變?yōu)楹阈?。也就是說,一旦衛(wèi)星質(zhì)量大于行星,那么衛(wèi)星就會(huì)承擔(dān)行星的角色,它的引力更高,行星應(yīng)該繞著它(衛(wèi)星)轉(zhuǎn),成為它的衛(wèi)星,并立即生效。

現(xiàn)在,為了印證我之前的觀點(diǎn),讓我們檢查一下我們計(jì)算出銀河系質(zhì)量是多少,是不是超出了。

所以來檢查一下:

7500億倍太陽(yáng)的質(zhì)量

3060億倍太陽(yáng)的質(zhì)量

4390億倍太陽(yáng)的質(zhì)量

為了滿足公眾的好奇心,我們?cè)儆?jì)算出上述2、3中所說的流浪行星和他們的衛(wèi)星,總共是7450億倍太陽(yáng)的質(zhì)量,換句話說,這與銀河系中1萬億顆恒星的質(zhì)量是相同的。
(7500+3060+4390)億倍太陽(yáng)的質(zhì)量=1.495萬億倍太陽(yáng)的質(zhì)量。
但科學(xué)家發(fā)現(xiàn),我們的銀河系總質(zhì)量是太陽(yáng)的1.540萬億倍。
(1.540-1.495)萬億倍太陽(yáng)的質(zhì)量=450億倍太陽(yáng)的質(zhì)量。

所以我并沒有計(jì)算出太陽(yáng)質(zhì)量的大約450億倍,即使大量的恒星和大量的流浪行星及其衛(wèi)星具有相當(dāng)大的質(zhì)量。

不過,考慮到我們銀河系所有上述天體的大小變化和類型,以及那里所有的可能性,這個(gè)450億倍的太陽(yáng)質(zhì)量是可以很容易地調(diào)整的。

我希望你覺得這是一篇有趣、有趣、令人興奮的文章!

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作者: quora

FY: 嗜熱鏈球菌

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