关于“类太阳(Sun-Like)”恒星的探讨

作者：Paul Gilster | 2025年4月8日 | Exoplanetary Science | 5 条评论

小时候，我就开始着迷于行星围绕类太阳恒星运行的想法，因为我意识到我们太阳系中的所有行星彼此之间是多么的不同。 显然，除了地球之外，太阳周围的任何行星上都没有文明。 但是，如果半人马座α星有行星，那么也许其中一个行星与地球相对于太阳的位置大致相同。 这意味着气候温和，有液态水，而且谁知道呢，可能存在着繁荣的智慧生物文化。 这就是我青少年时的想法，但后来又出现了一些其他问题。

半人马座α星是类太阳恒星吗？ 这其中有一个故事。 当我开始阅读天文学书籍并意识到这个系统有多么复杂时，情况发生了变化。 这里有两颗甚至可能是三颗恒星（取决于你如何看待比邻星）。 “类太阳”似乎意味着一颗具有稳定轨道的单星，但可以肯定的是，像半人马座A星和B星这样靠近的两颗恒星会扰乱任何试图在那里形成的行星。 后来我们了解到，围绕这两颗恒星，以及在宜居带中，稳定的轨道确实是可能的（我仍然收到人们的电子邮件说不可能存在这样的轨道，但他们错了）。

那么，“类太阳”这个术语到底有多宽泛呢？ 一本教科书告诉我，半人马座A星是类太阳恒星，而半人马座B星有时也被这样描述，有时则不是。 我认为一旦我了解了足够多的天文术语，这种困惑就会消失，但是如果你今天查看科学论文，你会发现这个术语仍然具有灵活性。 问题在于，当我们从论文进入大众媒体时，“类太阳”这个术语就开始失去其定义。

图片： 年轻的K型恒星周围行星系统的直接图像，该恒星距离我们约300光年，被称为TYC 8998-760-1。 新闻稿将其描述为类太阳恒星，从而引发了我们如何定义该术语的问题。 图片来源：ESO。

G型恒星是太阳所属的类别，其寿命约为100亿年，如果我们稍微扩展一下其参数，我们可以纳入质量与太阳质量接近的恒星——可能在太阳质量的0.8到1.1倍之间——并且温度范围相同——5300到6000K。 严格来说，那么，属于K型恒星的半人马座B星就不符合类太阳恒星的定义，尽管K型恒星似乎是宜居世界的好选择。 它们的质量较小（太阳质量的0.45到0.8倍），温度较低（3900到5300K），而且它们的颜色比黄色更偏橙色，并且它们的寿命比太阳更长，这在天体生物学方面是一个吉兆。

因此，在讨论宜居行星可能围绕哪种类型的恒星运行时，我们不想过于教条，但我们确实需要注意我们的定义，因为我在许多不同的上下文中都看到了“类太阳”这个术语。 当我看到诸如“每个类太阳恒星周围都有一颗地球级的行星”这样的说法时，我不得不问我们是在谈论G型恒星还是其他类型的恒星。 因为一些科学家将“类太阳”扩展到不仅包括G型和K型，还包括F型恒星。 为什么要这样做？ 像太阳一样，这些恒星的寿命也很长。 F型恒星比太阳更热、质量更大，但像G型和K型恒星一样，它们也很稳定。 因此，一些研究认为“类太阳”意味着所有FGK型恒星。

一些例子。“COROT发现围绕类太阳恒星运行的系外行星”是一篇新闻稿的标题，该新闻稿描述了一颗比太阳质量稍大的恒星。 因此，这里的比较是针对G型恒星的。“天文学研究人员发现了一颗围绕“类太阳”恒星运行的新行星”描述了一颗围绕F型恒星运行的行星，因此我们处于FGK的范畴。“ESO望远镜捕获了有史以来第一张类太阳恒星周围的多行星系统图像”描述了一颗围绕TYC 8998-760-1（一颗K型矮星）运行的行星。

因此，这里是有方法的，但是当信息从学术界（和天文台）转移到媒体时，这一点并不总是明确。 那些使用“类太阳”来表示主序带上所有恒星的论文进一步混淆了这一概念。 这涵盖了OBAFGKM恒星的整个范围。 这是一种罕见的用法，但这里也有一定的逻辑。 如果你正在寻找宜居行星，那么很明显，处于其生命中最稳定阶段的恒星是值得检查的，它们燃烧氢气来产生能量。 这里没有棕矮星，但是这个类别确实包含了M型恒星，而关于这类恒星是否能够支持生命，目前还没有定论。 它们占据了星系中绝大多数的恒星。

因此，如果我们谈论的是氢燃烧，那么主序带涵盖了从热蓝星到冷红矮星的所有恒星。 结束氢燃烧后，恒星演化的不同阶段就开始了，例如产生太阳有一天会变成的那种白矮星。 论文的上下文通常会清楚地表明它正在使用“类太阳”的哪三种解释中的哪一种，但是当处理F、G和K型恒星的广泛范围时，尤其是在新闻稿中，明确该术语的含义的需求是显而易见的。

所有这些对于公众对系外行星研究人员所做工作的理解非常重要，因为它极大地影响了数字。 人们认为G型恒星约占银河系恒星的7%，而K型恒星约占12%，M型矮星则高达恒星总数的80%。 因此，说“每个类太阳恒星周围都有一颗地球级行星”可能意味着“银河系中约7%的恒星周围”。 或者，如果我们指的是FGK主星，那么它可能意味着“银河系中约22%的恒星周围”。

如果我们包括红矮星，那么它可能意味着“星系中约95%的恒星”，不包括演化的、非主序带天体，如白矮星、中子星和红巨星。 一切都取决于术语是如何定义的。 我一直收到关于这方面的电子邮件。 我的同事Andrew Le Page像我一样对术语的使用非常严格，他最尖锐的评论是针对对“宜居”一词的过于简单的使用。

因此，在这个蓬勃发展的领域中，我们必须小心。 系外行星研究人员意识到需要仔细确定“类太阳”的含义。 然而，公众对系外行星的兴趣日益增长意味着，在新闻稿等公开场合，科学家需要澄清他们所谈论的内容。 这与“类地”一词如此模棱两可的原因相同。 一颗质量与地球相当的行星？ 一颗岩石行星而不是气态行星？ 一颗位于其恒星宜居带中的行星？ 一颗轨道极度椭圆，进出F型主星宜居带的行星是类地行星吗？

让我们注意我们的术语，这样我们就不会混淆所有不从事系外行星全职研究的人。 专业期刊和网站、报纸等公共场所之间的界面非常重要，因为它可能会影响资金，而在今天的气候下，这是一个高度敏感的问题。 困惑的公众不太可能支持他们不了解的领域的研究。