紅矮星「超級耀斑」可能是外星生命的壞消息

2021-02-25 天文物理

一顆紅矮星被發現發射了超級強大的耀斑，這進一步證實了生命可能很難在這些小而暗淡恆星周圍紮根的觀點。一項新的研究報告稱，美國宇航局哈勃太空望遠鏡觀測到的超級耀斑來自一顆名為J02365的紅矮星，它距離地球約130光年。能量的爆發了大約10 ^ 32爾格（ergs）在電磁波譜的遠紫外領域，比我們太陽更強大的耀斑記錄。這項研究的主要作者、亞利桑那州立大學地球與空間探索學院的博士後研究員帕克·羅伊德(Parke Loyd)在一份聲明中說：當我意識到超級耀斑釋放出的光的絕對數量時，研究人員坐著看著電腦屏幕很長一段時間，只是在想「哇」！。洛伊德和他的同事們給這個怪物起了個綽號「危險耀斑」，這個名字來源於探測它的哈勃觀測項目。

博科園-科學科普：這個項目是HAZMAT(危險地帶)，是「可居住地帶」和「跨越時間的微小活動」縮寫。HAZMAT正在研究紅矮星，也被稱為M矮星，它們有三個不同的年齡：年輕的(大約4000萬年)，中等的(大約6.5億年)和年老的(幾十億年)。其目的是更好地了解圍繞紅矮星旋轉行星的可居住性。這對天體生物學家來說是一個關鍵的問題，因為紅矮星擁有銀河系中最多的空間。銀河系中大約75%的恆星是M矮星，其中許多可能在「宜居帶」中有行星——距離恆星的距離範圍可以支持液態水的存在，因此我們知道有生命存在。事實上離太陽最近的恆星——紅矮星比鄰星(Proxima Centauri)，有一顆被稱為比鄰星(Proxima b)的行星，它的軌道似乎位於宜居帶。

一個燃燒的紅矮星剝離了一個軌道行星大氣層，圖片：D. Player (STScl)/NASA/ESA

此外紅矮星燃燒了數萬億年，為生命提供了一扇很長的窗口，讓生命得以延續和多樣化(相比之下，類日恆星的壽命只有100億年左右)。宜居帶是一個有爭議的話題，一些研究人員質疑關注液態水的效用，因為我們自己的太陽系包含了多個可能適合居住的埋藏海洋的世界——例如，木星的衛星木衛二和土星的衛星土衛二。

而其他科學家則批評這個想法過於簡單化，因為它涉及到許多與可居住性有關的變量。例如經典的定義沒有考慮到行星質量，這可能對宜居帶的範圍和範圍有很大影響。更重的星球保持內部熱量的時間更長，也能保持更厚的大氣層，這可能包含更多的溫室氣體。在紅矮星上，事情變得更加複雜。

哈勃太空望遠鏡的觀測發現了一個超級耀斑(紅線)，它導致了一顆紅矮星在遠紫外線中的亮度突然增加了近200倍。圖片：P. Loyd/ASU

因為這些恆星太暗了，它們的宜居帶離地球很近，所以像Proxima b這樣的宜居帶行星很可能是潮汐鎖定的，就像月亮離地球很近一樣。一個白天酷熱而夜晚寒冷刺骨的世界，可能並不適合生活。一些研究表明，宜居的紅矮星若能保持足夠厚的大氣層來輸送和擴散白天的熱量，就能避免這種命運。但隨後我們遇到了另一個難題——信號彈。尤其是像危險耀斑這樣強大得令人難以置信的武器。紅矮星在年輕的時候非常活躍，會發射大量這樣的耀斑。天文學家已經多次記錄了這種活動，例如有人認為比鄰星在2016年3月噴發了一次超級耀斑。一些科學家認為：這樣的耀斑可能會在短時間內帶走比鄰星(Proxima b)等宜居行星的大氣層，使這樣的星球不太可能有生命存在。

但HAZMAT的首席研究員、亞利桑那州立大學地球與空間探索學院的助理教授Evgenya Shkolnik說：這只是推測而已。我不認為我們確切地知道圍繞紅矮星運轉的行星是否適宜居住，但我認為時間會告訴我們答案，我們生活在這樣一個時代，擁有能夠回答這些問題的技術，而不僅僅是對這些問題進行哲學探討，這很好。這項新研究報告了HAZMAT第一階段的研究結果——觀測到的1200萬年前紅矮星的耀斑頻率。這些數據表明，最年輕的紅矮星發出的耀斑強度是較老的M矮星發出的耀斑強度的100到1000倍。未來的危險物質觀察將進一步闡明年齡和燃除之間的關係。該項目下一步將研究中年紅矮星，然後將注意力轉向老紅矮星。

博科園-科學科普｜文：Mike Wall/Space

參考期刊文獻：《天體物理學》

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    因此，如果一顆系外行星的大氣中這些氣體的豐度很高，就意味著這顆行星上可能存在生物活動。 太陽是離地球最近的恆星，所以要時刻注意這個「鄰居」的脾氣是好是壞，會不會出現耀斑等現象，對太陽和地球之間的空間以及地球上的儀器造成幹擾。過去，人們認為強烈的恆星耀斑會在幾年內破壞地球上宜居地帶的臭氧層，從而影響行星上生命的誕生。
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