鄰近的紅矮星並不平靜,可能不適合生命存在

2020-12-06 騰訊網

天文學家稱，在地球附近的紅矮星Gliese 887似乎有比之前所認為的更危險的耀斑活動現象。這可能會讓它附近的「超級地球」行星家族不那麼容易存在生命——但不是不可能。

Gliese 887b和Gliese 887c圍繞紅矮星旋轉的藝術化概念圖。一項新的研究表明，系內主恆星並不像最初認為的那樣不活躍，紅矮星的耀斑輻射可能危及到系內行星。圖片來自哥廷根大學的馬克·加裡克。

太陽系外行星——繞著其他恆星運行的行星——在紅矮星周圍很常見，這並不令人驚訝，因為紅矮星是銀河系中最常見的恆星。這些恆星通常非常活躍，釋放出強大的太陽耀斑，使得它們附近的任何其他適宜居住的行星處於危險之中。但有一顆已知擁有行星的紅矮星Gliese 887（又名GJ 887或Lacaille 9352）似乎比大多數紅矮星更平靜，耀斑活動更少。亞利桑那州立大學（ASU）的天文學家聲稱，這對於任何一個可能存在生命的「超級地球」行星來說都是一個好消息，但現在看來這些行星可能並不像最初認為的那樣安全和平靜。

摘自提交的研究說明:

GJ 887因其為其最近發現的行星提供的明顯溫和的空間環境而受到關注。在凌日系外行星巡天衛星(TESS) 27天的光學監測中，這顆恆星沒有出現可探測的耀斑。紫外線觀測揭示了一個不同的故事。在哈勃太空望遠鏡(HST)的遠紫外線監測中，僅2.8小時就發生了兩次高對比的耀斑。Solar scalings表明這些耀斑是x級或更大的事件，通常與日冕物質拋射有關。在TESS監測過程中可能發生了數百次能量相等或更高的事件，但產生的光學對比太小而無法被檢測到。像這樣強烈但在光學上無法探測到的紫外線耀斑可能會在所有M型星的整個存在期間支配高能量發射，影響光化學和對繞軌道行星的大氣的侵蝕。

Gliese 887之前由TESS監測，在克卜勒太空望遠鏡任務結束後，TESS正在積極尋找新的系外行星。這顆恆星被連續觀測了27天，在這段時間裡，沒有看到耀斑。這對紅矮星來說似乎不太尋常，但這也意味著它的行星可能不會像最初想像的那樣被太陽輻射摧毀。

如圖所示，紅矮星是不穩定的，釋放出強大的太陽耀斑。強烈的輻射會使行星無法居住，甚至會破壞它們的大氣層。圖片來自NASA/ ESA/ D. Player (STScI)/亞利桑那州立大學。

然而，這些結論可能有點不成熟。亞利桑那州立大學地球與空間探索學院的帕克·洛伊德（Parke Loyd）和葉夫根亞·什科爾尼克（Evgenya Shkolnik）不太相信這顆恆星真的那麼安靜。他們決定查看從哈勃望遠鏡獲得的關於這顆恆星的存檔數據，他們的猜測得到了證實。他們發現Gliese 887確實會每小時發生一次耀斑。

那麼，如果TESS沒有看到耀斑，他們是怎麼確定這個結論的呢?

他們觀察了這顆恆星在紫外線(UV)下的圖像和數據。TESS在有規律的可見光中觀察了那顆星星，就像我們用眼睛看到的一樣。但是紅矮星上的耀斑可以在紫外光下顯現，即使在可見光下什麼也看不見。紫外光中的光子(光的「粒子」或電磁輻射的最小單位量)比可見光的能量大得多，因此更容易看到耀斑。由於TESS沒有看到耀斑，所以人們認為這顆恆星的耀斑要比大多數其他紅矮星少得多。不過，耀斑確實存在，但只能在紫外線下看到。Shkolnik在一份聲明中說：

很有趣的是，用普通的光學光線觀察恆星(就像TESS的任務)並不能告訴我們全部的故事。這些行星的破壞性的輻射環境只有通過像哈勃太空望遠鏡那樣的紫外線觀測才能完全了解。

藝術家構想的比鄰星b是一顆超級地球系外行星，繞著離太陽最近的恆星比鄰星運行，它也是一顆紅矮星。去年2月的一項研究表明，儘管有來自這顆恆星的強烈輻射，但微觀生命仍然可以在這顆行星上生存，如果它曾經存在過的話。圖片來自維基百科/福布斯。

科學家十分感興趣的是，紅矮星是否能存在有生命的星球，因為紅矮星數量眾多，而且很多(如果不是大多數的話)似乎都有行星。勞埃德說:

如果一顆行星上的生命起源或多或少是一次擲骰子，那麼M型星擲骰子的次數比任何其他類型的恆星都要多。

就在剛剛過去的7月，天文學家宣布了兩顆(也許是三顆)超級地球系外行星——比地球更大、質量更大，但比海王星更小、質量更小——環繞著Gliese 887運行，分別命名為Gliese 87b和Gliese 87c。這顆恆星離我們非常近，從宇宙的角度來說，離我們只有11光年。這兩顆已知行星的軌道靠近該恆星的宜居帶的內緣，該區域的溫度可能允許液態水存在。

2014年的一項早期研究表明，幾乎每顆紅矮星都至少有一顆行星。這些結果是通過分析兩項高精度行星調查儀器的數據得到的，分別是高精度徑向速度行星搜索器(HARPS)和紫外和可見階梯攝譜儀(UVES)，均由位於智利的歐洲南方天文臺操作。通過組合這些數據，研究小組能夠探測到單獨使用這兩種儀器採集的數據中的不夠清晰的信號。

紅矮星的不穩定性及其強烈的耀斑被認為是對任何繞其運行的行星上可能的生命進化的一個顯著阻礙。但這是真的嗎?毫無疑問，這種耀斑的輻射是一個大問題，但這可能並不意味著生命永遠不可能存在。

太陽系最近的恆星,比鄰星,是一個紅矮星,至少有一個和地球一樣質量的行星繞其軌道運行,比鄰星b，去年2月阿根廷的布宜諾斯艾利斯大學的研究人員的一項研究認為生命——至少微生物——仍然可以在這個星球上生存,如果它曾經存在。根據天體生物學家Ximena Abrevaya的說法:

我們的實驗表明，「正如我們所知」，生命能夠在地球上無法找到的條件下應對高紫外線輻射的環境。

研究人員為這顆行星模擬了不同的大氣層，發現即使沒有臭氧的大氣層也能充分保護地表生命不受輻射的傷害。對於富含氮和二氧化碳的大氣來說，情況也是如此。他們還發現，即使沒有大氣層的保護，在暫時更安靜的情況下到達比鄰星b表面的紫外線輻射，從生物學角度看也是可以忽略不計的。即使在最壞的情況下，也有一部分微生物能夠存活。

這些結果很有希望證明繞紅矮星運行的行星上可能存在生命。畢竟，比地球上任何地方都高的高劑量輻射可能並不總是為生命送上喪鐘。因此，儘管這些恆星有著「暴烈」的名聲，但很可能在紅矮星周圍仍會發現許多適宜居住的星球。

結論：附近的紅矮星Gliese 887的耀斑活動似乎比最初想像的要劇烈。

作者：Paul Scott Anderson

FY：Astronomical volunteer team

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