红矮星超级耀斑或危及其行星的宜居性

▲年轻的红矮星喷发出的猛烈的炽热气体，可能会导致初生行星上的环境变得不适宜生物生存。在这幅艺术家创作的印象画中，一个活跃的年轻红矮星（右）正在剥离一颗沿轨道运行的行星（左）的大气层。

在宇宙中，作为宿主星的恒星上的猛烈耀斑可能会对行星大气层产生影响，从而让它们变得不适合生物生存。美国航天航空局（NASA）的哈勃太空望远镜正在通过一个名为“HAZMAT”的大型项目来观测这些恒星——“HAZMAT”是“Habitable Zones and M dwarf Activity across Time”的首字母简写，意为“随时间变化的宜居带和M矮星的活动”。“M矮星”是用来描述红矮星的天文学术语——红矮星是银河系中体积最小、数量最多、寿命最长的恒星。“HAZMAT”计划是一个针对年轻、中年和年老的三个不同年龄阶段的红矮星进行的紫外线测绘项目。

与类日恒星相比，红矮星发出的恒星耀斑在紫外线波长上特别明亮，而哈勃望远镜所具有的高紫外感光度对观测这些耀斑恰到好处。科学家推断，这些耀斑的产生受到与恒星大气的旋转运动相纠缠的强烈磁场的驱动。当缠结活动太过强烈时，磁场就会发生断裂并重新连接，同时释放出大量能量。

研究小组发现，他们所观测到的最年轻的红矮星发出的耀斑——大约有4000万年的历史——所含的能量是年老恒星的100到1000倍。而这个相对年轻的阶段也是围绕恒星运行的类地行星的形成时期。银河系中大约有四分之三的恒星是红矮星，且银河系中大多数位于“宜居带”的行星很可能也是围绕红矮星运行的（这些行星离恒星的距离正好让其表面温度适中，足以让液态水存在）。事实上，离太阳最近的恒星就是一颗名为比邻星（Proxima Centauri）的红矮星，它的宜居带中有一颗地球大小的行星。然而，年轻的红矮星是活跃的恒星，它们产生的紫外线耀斑释放出的能量如此之大，以至于可能会影响这些初生行星的大气化学构成，甚至可能剥离它们的大气层。

该项目的首席研究员、美国亚利桑那州立大学（Arizona State University）的叶夫根尼亚·什科利尼克（Evgenya Shkolnik）解释道：“‘HAZMAT’项目的目标是协助人类了解围绕在低质量恒星周围的行星的宜居性。这些低质量的恒星对于人类认识和理解行星大气具有至关重要的作用。”

这一计划的第一部分的研究成果于近期发表在《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）的一篇研究论文中。这个项目观测查验了12颗年轻红矮星的耀斑频率。该论文的第一作者、亚利桑那州立大学的帕克·罗伊德（Parke Loyd）指出：“获取这些年轻恒星的相关数据尤为重要，因为相对于较老的恒星来说，它们的耀斑活动的差异相当大。”值得一提的是，该观测项目在紫外线波段上探测到了人类有史以来观测到的最强烈的恒星耀斑之一。这一事件被称为“哈兹耀斑”（Hazflare），它所释放的能量要比人类记载的最强烈的太阳耀斑更多更强大。

诸如具有如此高频率和强度的超级耀斑是否会让沉浸在如此强烈的紫外线辐射中的年轻行星注定被永远地剥夺宜居性呢？罗伊德表示：“我们观察到的耀斑有能力剥落一颗恒星的大气层，但这并不一定意味着这就是该行星上生命的末日和黑暗时代，有可能那里的生命和我们想象的不一样，或者那里可能有其他的物理过程能够对失去的大气层形成补充。那里当然是一个恶劣的生存环境，但是我不觉会是一个寸草不生的贫瘠之地。”

科界原创  

编译：Jonathan 

审稿：阿淼 

责编：张梦

期刊来源：《天体物理学杂志》

期刊编号：0004-637X

原文链接：

https://phys.org/news/2018-10-superflares-young-red-dwarf-stars.html

版权声明：本文由科界平台原创编译，中文内容仅供参考，一切内容以英文原版为准。转载请注明来源科技工作者之家—科界App。