银(yin)河系中(zhong)最(zui)常(chang)见的恒星(xing)类(lei)型是红矮星(xing)。用肉眼(yan)可以从地球上看到这些(xie)小而(er)暗淡(dan)的恒星(xing),但是它们能(neng)发(fa)出(chu)的耀(yao)斑(ban)远远超(chao)过我(wo)们太(tai)阳(yang)发(fa)射的任何(he)东西。两名天文(wen)学家(jia)使(shi)用哈勃太(tai)空望远镜看到一颗红矮星(xing)发(fa)出(chu)了一种(zhong)强大的耀(yao)斑(ban),称(cheng)为超(chao)级火焰。对于(yu)这些(xie)恒星(xing)所谓的可居住区内(nei)的任何(he)行星(xing)来说,这都是坏消息。

  红(hong)(hong)矮星大约占银河系(xi)恒星的75%,因(yin)此它们(men)(men)可(ke)(ke)能拥(yong)有许(xu)多(duo)系(xi)外行星。事实上,科(ke)学家们(men)(men)认为大部(bu)分位于可(ke)(ke)居(ju)(ju)住(zhu)区(qu)的行星都在(zai)绕着(zhe)红(hong)(hong)矮星轨道(dao)运行。但(dan)是(shi)越多(duo)的天(tian)文学家观察(cha)这(zhei)些恒星,他们(men)(men)越是(shi)意识到它们(men)(men)在(zai)邻居(ju)(ju)中的混乱和精(jing)力(li)。这(zhei)意味(wei)着(zhe)我们(men)(men)可(ke)(ke)能不得不重新考虑可(ke)(ke)居(ju)(ju)住(zhu)区(qu)的含义。

“当我(wo)意(yi)识到超(chao)级火(huo)焰发出的光(guang)线(xian)时,我(wo)坐(zuo)着看着电脑屏幕已经有一段时间(jian)只是在想(xiang),'哇。'” - 亚(ya)利桑(sang)那州(zhou)立大学的Parke Loyd。


  亚利(li)桑那大学的两(liang)位天文(wen)(wen)学家观察到年(nian)轻(qing)的红矮星(xing)作为(wei)一(yi)个(ge)名(ming)为(wei)HAZMAT的计(ji)划(hua)的一(yi)部(bu)分,或称(cheng)为(wei)“Habitable Zones和(he)M dwarf Activity of across Time”。HAZMAT正在使用(yong)哈(ha)勃太空望远镜在他(ta)们生命(ming)的三个(ge)不(bu)同阶段(年(nian)轻(qing),中(zhong)年(nian)和(he)老年(nian))调(diao)查红矮星(xing)。HAZMAT专注于(yu)来自(zi)恒星(xing)的紫外线辐(fu)射,恒星(xing)是这些恒星(xing)最活跃的电磁波(bo)谱(pu)的一(yi)部(bu)分。它们的结果在一(yi)篇新论文(wen)(wen)中(zhong)有详(xiang)细介绍。

  艺(yi)术家(jia)的红矮(ai)星(xing)的插(cha)图。如果(guo)你能够足够接近红矮(ai)星(xing),它(ta)实际上会因(yin)其表(biao)面温度而呈现橙色。Image Credit:NASA / Walt FeimerDerivative: - NASA,Public Domain。

  “红(hong)矮星是银河系中最小,最常见,寿命最长的恒星,”亚利桑那州立大学(xue)地球与太空(kong)探(tan)索(suo)学(xue)院助理教授,HAZMAT项(xiang)目首席(xi)研(yan)究员(yuan)Evgenya Shkolnik说。“此(ci)外(wai),我们认为大多数红(hong)矮星都有行星轨道系统。”

  天文学(xue)家认为来自红矮星的(de)(de)超级(ji)耀斑是(shi)由它(ta)们的(de)(de)磁场(chang)引起(qi)的(de)(de)。已知一(yi)些红矮星的(de)(de)磁场(chang)比(bi)大星强得(de)多(duo),可能是(shi)因为红矮星的(de)(de)旋(xuan)转速度(du)比(bi)大星要快(kuai)得(de)多(duo)。当恒星旋(xuan)转时,它(ta)的(de)(de)磁场(chang)会(hui)变得(de)混乱。如(ru)果那种缠结太强烈,磁场(chang)线会(hui)断(duan)裂然后(hou)重新连(lian)接,从而产生巨大的(de)(de)紫外线能量,一(yi)种超级(ji)闪(shan)光。

  恒(heng)(heng)星的(de)年龄是(shi)超级现象(xiang)的(de)一(yi)部分。年轻的(de)恒(heng)(heng)星,特别是(shi)那些(xie)生命中最初一(yi)亿年的(de)恒(heng)(heng)星,比中年和老年恒(heng)(heng)星表(biao)现出更多的(de)燃(ran)烧(shao)活动。这种燃(ran)烧(shao)有可(ke)能每天发生。

“这意味(wei)着(zhe)我(wo)们正在关注(zhu)每天(tian)发(fa)生(sheng)的超级火焰,甚至每天(tian)发(fa)生(sheng)几次(ci)。” - 亚利桑那(nei)州(zhou)立大(da)学的Parke Loyd。

  亚利桑那州立大(da)学博士(shi)后研究员(yuan)帕(pa)克·洛伊德是(shi)该(gai)论(lun)文的主要作者。他(ta)说,“当我(wo)意识(shi)到超级火焰散发出(chu)的光(guang)线时(shi),我(wo)坐着看电脑屏幕已经有一段时(shi)间了,只(zhi)是(shi)想着,'哇。'”

  一位艺术(shu)家(jia)对(dui)一颗假(jia)想的系外(wai)行星的例证(zheng),围绕(rao)着一颗红矮星。图片(pian)来(lai)源(yuan):NASA / ESA / G. 培(pei)根(STScI)

  “收集年(nian)轻(qing)红矮星(xing)的数据尤其重(zhong)要,因为我们(men)怀疑(yi)这些恒星(xing)在他(ta)们(men)年(nian)轻(qing)时是(shi)(shi)非(fei)常不守规矩(ju)的,这是(shi)(shi)他(ta)们(men)形成后的第一个一亿(yi)年(nian)左右,”洛伊德说。

  洛伊德补(bu)充道(dao),“我们银(yin)河系中大多数可能适合(he)居(ju)住的行星都必须承(cheng)受像我们在生命中某些时(shi)刻(ke)所观察到的那样(yang)强烈的耀斑。这是(shi)一个(ge)发(fa)人深省的想法(fa)。“问题是(shi),生命能活下来吗?

  年(nian)轻的(de)(de)红矮(ai)(ai)星(xing)发出的(de)(de)能量(liang)如此之(zhi)多(duo)(duo),以至于它们(men)的(de)(de)超级(ji)火(huo)焰(yan)足够强大(da),可以破坏(huai)其居住区内任(ren)何(he)行(xing)(xing)(xing)星(xing)的(de)(de)大(da)气(qi)层。这些(xie)行(xing)(xing)(xing)星(xing)中的(de)(de)许多(duo)(duo)都可能与它们(men)的(de)(de)红矮(ai)(ai)星(xing)完全锁定,这是另(ling)一个条件,使这些(xie)系(xi)(xi)外(wai)行(xing)(xing)(xing)星(xing)的(de)(de)生命成为一个非(fei)常(chang)具(ju)有挑战(zhan)性的(de)(de)前景(jing)。但由于我(wo)们(men)银河系(xi)(xi)中的(de)(de)大(da)多(duo)(duo)数可居住区外(wai)行(xing)(xing)(xing)星(xing)都在绕着红矮(ai)(ai)星(xing)轨(gui)道运(yun)行(xing)(xing)(xing),因(yin)此研(yan)究行(xing)(xing)(xing)星(xing)与恒星(xing)之(zhi)间的(de)(de)相互作用非(fei)常(chang)重要。

  “HAZMAT计划的目标是了解低(di)质量恒星(xing)(xing)周围行星(xing)(xing)的可(ke)居住性,”Shkolnik解释道。“这(zhei)些(xie)低(di)质量恒星(xing)(xing)对(dui)于了解行星(xing)(xing)大气层至(zhi)关重要。”紫外线辐射可(ke)以改变行星(xing)(xing)大气中的化学成分,或者(zhe)可(ke)能(neng)消除这(zhei)种大气层。

“我们观察到的耀斑(ban)有能力(li)从行星上剥离大气层。但这并不一定意味着(zhe)地球上生命的厄运和(he)沮丧。“ - 亚利桑那大学帕(pa)克洛伊德。

  这(zhei)项新研究仅提供了HAZMAT计划第(di)一部分的(de)(de)(de)数据。它集中在(zai)大(da)约4000万年前(qian)的(de)(de)(de)年轻红矮星(xing)的(de)(de)(de)耀斑频(pin)率。这(zhei)些明星(xing)比他们的(de)(de)(de)老明星(xing)更有活(huo)力和混乱(luan)。它们的(de)(de)(de)频(pin)率和能量(liang)比我(wo)们自己的(de)(de)(de)太(tai)阳星(xing)更大(da)。

  在观(guan)察我(wo)们(men)自己的(de)太(tai)阳大(da)约一(yi)(yi)百(bai)年后,我(wo)们(men)目睹了一(yi)(yi)些甚至接(jie)近红矮星超级火焰能量的(de)耀斑。两位天文学(xue)家(jia)只观(guan)察了这些红矮星10小时。在那个(ge)时候,他们(men)观(guan)察到18个(ge)单(dan)独的(de)耀斑远(yuan)比我(wo)们(men)太(tai)阳能产生的(de)任(ren)何东西(xi)强大(da),其中最强大(da)的(de)一(yi)(yi)个(ge)被称为“Hazflare”,比哈勃望(wang)远(yuan)镜看(kan)到的(de)任(ren)何东西(xi)强30倍。

  在这张(zhang)照片中,太阳动力学天文(wen)台(SDO)于2013年5月15日捕获了一(yi)颗X1.2级(ji)太阳耀斑(ban),达(da)到峰(feng)值。红(hong)矮(ai)星(xing)超级(ji)火焰比这些(xie)常规(gui)类型的(de)耀斑(ban)强(qiang)大数(shu)万(wan)倍。图片来(lai)源:NASA / SDO

  “对于太阳,我们(men)有一百年的良好观察(cha),”洛(luo)伊德说。“在(zai)那(nei)个时候,我们(men)已经看(kan)到了一个,也许是两(liang)个,能量接近超级(ji)火焰的耀(yao)斑。在(zai)不(bu)到一天的哈勃望远镜观察(cha)这(zhei)些年轻明星的过(guo)程(cheng)中,我们(men)抓住了超级(ji)火焰。这(zhei)意味(wei)着(zhe)我们(men)每(mei)天都(dou)(dou)在(zai)关注(zhu)超级(ji)花束,甚至每(mei)天都(dou)(dou)会发生几次。“

  那么(me)每日超(chao)级火焰活动如何影响这(zhei)些星球上的生命(ming)潜力呢?洛伊(yi)德不确定。“我们(men)观察到的耀斑有能(neng)力从(cong)行星上剥离大(da)气(qi)层。但(dan)这(zhei)并不一(yi)定意味(wei)着地(di)(di)球上生命(ming)的厄运和沮丧。它可能(neng)与我们(men)想象(xiang)的生活不同。或者可能(neng)还有其(qi)他过程可以补(bu)充地(di)(di)球的大(da)气(qi)层。这(zhei)当然是一(yi)个恶(e)劣的环境,但(dan)我会毫不犹豫地(di)(di)称之为无菌环境。“

“我认(ren)为(wei)我们(men)不确定这个(ge)或那个(ge)方(fang)面是(shi)否有(you)关于围绕红矮星的行星是(shi)否适(shi)合居住(zhu),但(dan)我认(ren)为(wei)时间会(hui)证(zheng)明这一点。” - 亚利(li)桑那州(zhou)立大学的Evgenya Shkolnik。

  尽管有(you)(you)(you)这一发现,但(dan)在绕行(xing)(xing)红矮(ai)(ai)(ai)星(xing)(xing)(xing)的(de)行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)上可(ke)(ke)能(neng)仍(reng)有(you)(you)(you)一线(xian)希望。红矮(ai)(ai)(ai)星(xing)(xing)(xing)如此暗淡的(de)一个(ge)(ge)原因是(shi)它们(men)持(chi)续很长(zhang)时间。事(shi)实上,红矮(ai)(ai)(ai)星(xing)(xing)(xing)可(ke)(ke)以(yi)存在数(shu)万亿年(nian)。这意味着(zhe)在年(nian)轻矮(ai)(ai)(ai)人的(de)可(ke)(ke)居住(zhu)区域(yu)的(de)系外(wai)行(xing)(xing)星(xing)(xing)(xing)可(ke)(ke)能(neng)有(you)(you)(you)一个(ge)(ge)艰(jian)难的(de)开始(shi),但(dan)他们(men)的(de)主星(xing)(xing)(xing)的(de)长(zhang)寿可(ke)(ke)能(neng)对生活(huo)有(you)(you)(you)利。

  HAZMAT计(ji)划的下(xia)一(yi)部分将(jiang)观(guan)察中年时期的恒星(xing),预计(ji)这一(yi)燃(ran)烧活(huo)动(dong)将(jiang)会平静(jing)下(xia)来。在(zai)那个阶段之后,HAZMAT将(jiang)在(zai)他们的晚年观(guan)察红(hong)矮星(xing)。这将(jiang)有(you)助于(yu)天文学家了解(jie)红(hong)矮星(xing)及(ji)其周围的辐射环境及(ji)其行(xing)星(xing)随时间的演变。随着燃(ran)烧消失,生(sheng)活(huo)前景可能会改善。

  “鉴于他(ta)们(men)的(de)长寿,他(ta)们(men)只有更多的(de)生活机(ji)会,”Shkolnik说。“我(wo)认为我(wo)们(men)不确定这个或那个方面(mian)是否有关于围(wei)绕红矮(ai)星的(de)行星是否适合(he)居住(zhu),但我(wo)想时间(jian)会证明这一点。”