葉永烜:類太陽恆星可產生超強耀斑,或影響周邊行星宜居性

2021-01-21 企鵝科學

2018年1月16日,中央大學天文所教授,國際宇航科學院院士,中央研究院院士葉永烜教授在國家天文臺作了報告。報告指出,藉助克卜勒望遠鏡的觀測,已發現的類太陽恆星可能產生超強耀斑,這種耀斑比人類有史以來發現的太陽耀斑強度都要大得多,這種惡劣的「太空天氣」會影響周邊行星的宜居性。


在當今的世界,大家關注的流行性疾病(超級細菌)、人工智慧、氣候變化、核威脅等都是可能對人類未來發展產生重要威脅的因素,目前世界各國都在對這類研究進行大力支持。而在天文學領域,可能影響人類文明的小行星、太空天氣、外星人等則是天文學家更為關注的課題,葉永烜談到。


事實上,小型天體撞擊地球的頻率其實很高,類似於2014年的俄羅斯「神秘火球」那樣的小行星可能每10~100年就會發生一次,當然,這類事件對人類生活影響不大。而隨著天體的質量與破壞力增加,其撞擊地球的機率會相應的下降:當小行星的威力與核彈可比時,其撞擊地球頻率可能在100萬年一次;而當小行星大到可以造成物種大滅絕時(比如造成恐龍滅絕的那一顆直徑10公裡左右的小行星),發生機率會更低。

科學家們會利用地球乾旱地區殘存的以及其他天體(主要是月球)表面的隕石坑分布與形貌來做這類研究,葉永烜表示。



「太空天氣」主要指恆星爆發耀斑等現象後向外拋射物質對周邊太空的影響。離地球最近的恆星是太陽,太陽在每次發生劇烈耀斑活動時,向太陽系中拋射出的粒子和能量都會影響到地球上的通訊與電力系統。


在人類有文明記錄以來,有記錄的強太陽耀斑主要有3次,分別發生在1859年、1989年與2012年。


其中,1859年的「卡靈頓事件」是有史以來觀測到的最強太陽風暴,地磁儀的指針因劇烈變化直接跳出了刻度範圍,而全球各地的電報局都發現電報機在迸火花,甚至有些電報線路都燒熔了。緯度稍高地區的人們都看到了極光現象——所幸,當時沒有人造衛星、無線通訊和現代電力設施,否則造成的破壞不可估量。


在1989年的太陽風暴嚴重影響了加拿大魁北克地區,直接導致600萬居民的電網斷電。而在2012年的太陽耀斑,雖然規模很大,但由於噴發角度並不朝向地球,並未對我們的生活造成影響,葉永烜表示。


報告中指出,太陽的活動是存在周期性的,這類耀斑活動通常會隨著黑子出現而產生,並且其強度與黑子的大小明顯相關,「類似於『卡靈頓事件』那樣的太陽風暴大約每100年發生一次」,葉永烜談到。


類太陽恆星「超耀斑」破壞力巨大,或影響周邊行星宜居性


近年來,尋找宜居的「超級地球」成了大家關注的熱點。報告中認為,在尋找這類宜居行星時,也應該考慮到恆星產生的一些惡劣太空天氣對周邊行星的影響,比如恆星的活動頻率、危險性、預測方法等等。


葉永烜的研究工作是根據克卜勒望遠鏡提供的數據展開的,在對類太陽恆星的觀測過程中,科學家們發現,這類恆星可能產生強度極大的「超耀斑」,其能量強度可以達到「卡靈頓事件」中太陽耀斑強度的10萬倍左右,而這些的巨大能量與帶電粒子可以直接影響周邊行星表面可能存在的生命,任何大氣都無法阻擋。這類爆發的機制通常要在「雙星系統」或「恆星-大行星相互作用」中產生,而太陽與木星間的相互作用就可能會導致這種超耀斑的發生,葉永烜提到。


質量小於太陽的一類「M型紅矮星」周圍是目前認為宜居行星可能存在機率較大的地方,比如目前關注度極高的比鄰星b。但葉永烜通過分析表示,由於M型紅矮星的活動同樣可能很頻繁且強度很高,其宜居性或會受到影響。


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  • 巨大恆星的超級耀斑發出的紫外線可以破壞行星的宜居性
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  • 超級耀斑讓行星不「宜居」
    系外行星 圖片來源:stock image巨大恆星耀斑發出的萊紫外線可以破壞行星的宜居性美國北卡羅萊納大學教堂山分校的一項新研究將幫助天體生物學家了解行星在超級耀斑期間會經歷多少輻射,以及太陽系以外的世界是否存在生命。超級耀斑是一種能量爆發,比最大的太陽耀斑大10到1000倍。
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  • 太陽耀斑產生的超強宇宙輻射, 只需15分鐘地球皆毀
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  • 新研究探索超級耀斑如何影響行星的宜居性
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    但是,它們的母恆星大多都是更暗、更小且表面溫度只有2000K左右的紅矮星,而非太陽這樣表面溫度大約可達到5700K、絕對星等4.8的普通恆星(黃色G2型矮星)。 行星的宜居性與恆星質量有關,且質量小於地球的系外行星信號很微弱 簡單來說,一個類地行星是否具有宜居性,同時還取決於它自身和其母恆星的質量,因為像銀河系中普遍存在的那些紅矮星,圍繞其運行的行星基本就被排除了真正意義上的類地行星;與此同時,倘若一個可能適合生命居住的星球本身質量太小
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  • 極具破壞性的耀斑可能揭示生命的存在
    而且,在很長一段時間內,恆星耀斑會使行星的大氣成分達到新的化學平衡。這時,耀斑可以激發宜居帶類地行星上的「生命跡象」,引導我們發現外星生命。 太陽耀斑和其他恆星耀斑有區別嗎?恆星耀斑真的能幫助人們發現地外生命嗎?
  • 超級耀斑 say no!
    作者:馮麗妃 巨大恆星耀斑發出的紫外線可以破壞行星的宜居性。美國北卡羅來納大學教堂山分校的一項新研究將幫助天體生物學家了解行星在超級耀斑期間會經歷多少輻射,以及太陽系以外的世界是否存在生命。 超級耀斑是一種能量爆發,比地球上最大的太陽耀斑大10到1000倍。這些耀斑可以將大量的紫外線照射到行星上,其威力之大足以毀滅行星上存在生命的機會。
  • 紅矮星是壽命最長的恆星,它的行星也許將成為人類最後避難所
    ,包括我們的太陽在內的所有恆星,都會經歷一個從誕生到死亡的過程。在搜尋太陽系外類地行星領域,紅矮星成了當仁不讓的主角。因為它在銀河系中數量最多、演化最穩定、壽命也最長。目前科學家估算,在銀河系中至少有幾十億顆紅矮星擁有類地行星。發現這些類地行星意義十分重大,因為紅矮星既穩定又長壽,這些都是創造出生命以及生命向更高級進化所必須的。所以在紅矮星的類地行星上發現生命,甚至發現高級生命的可能性也就更大。