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為何我們至今仍尋找不到第二個太陽系?

乍看之下,太陽系的結構相當井然有序。一顆黃色的恆星位居中央,周圍環繞著四顆岩石行星、一條夾雜矮行星的小行星帶、兩顆氣態巨行星、兩顆冰巨星,以及充滿眾多矮行星的冰凍天體帶。最外層則包裹著更多冰凍物質組成的奧爾特雲,長週期彗星便源自於此。

天文學家目前已確認約4,550個恆星系統中存在著超過5,920顆系外行星。這個數字看似龐大,但相較於銀河系預估的1,000億顆恆星,仍只是滄海一粟。根據哥白尼原則,我們僅是觀測樣本還不夠多。

若暫時忽略這個原則,觀察已發現的系外行星會發現許多與太陽系截然不同的奇特世界。比如熾熱的熔岩星球、廣袤的海洋行星,還有太陽系中完全不存在的超級地球和次海王星。有些行星密度低如棉花糖,有些則正被母恆星逐漸吞噬。

其中最令人驚異的當屬「熱木星」——這些氣態巨行星不像我們熟悉的木星那樣遠離恆星,反而緊貼著母星執行。它們很可能最初形成於星系外緣,後來才向內遷徙。這個過程中,原有的行星不是被吞噬,就是被甩出星系。

雖然太陽系中並未發生這種情況,但有學者推測木星可能也曾移動位置,並將另一顆氣態行星丟擲系統。這個假想行星的存在,或許正是太陽系能保持穩定的關鍵。其他行星系統可能就沒這麼幸運了。

統計學上,我們不可能是宇宙中唯一擁有穩定行星系統的幸運兒。目前難以找到與太陽系相似系統的最主要原因,在於現有觀測技術的限制。

直接成像法通常只能捕捉到軌道半徑遠大於木星的巨行星。凌日法則需觀測行星經過恆星前方時的亮度變化,而徑向速度法則透過測量恆星受行星引力產生的微小擺動。這些方法都需要長時間累積資料,對於軌道週期較長的行星尤其困難。

舉例來說,若外星文明想觀測太陽系行星的凌日現象,他們可能只需數年就能確認類地行星的存在。但要確認木星的存在,由於其公轉週期長達11.86年,至少需要35年以上的觀測。至於土星,則可能需要近百年時間。

現階段系外行星的發現確實存在觀測偏差,但這不代表我們需要數個世紀才能找到類太陽系。隨著科技進步,新模型和分析方法能從恆星擺動或直接成像中提取更多資訊。事實上,近年來已發現越來越多地球大小的行星。或許在不久的將來,我們終將尋獲太陽系的孿生兄弟。