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邻近的红矮星并不平静,可能不适合生命存在

邻近的红矮星并不平静,可能不适合生命存在
2020年09月13日 17:30 新浪网 作者 天文在线

  天文学家称,在地球附近的红矮星Gliese 887似乎有比之前所认为的更危险的耀斑活动现象。这可能会让它附近的“超级地球”行星家族不那么容易存在生命——但不是不可能。

  

  Gliese 887b和Gliese 887c围绕红矮星旋转的艺术化概念图。一项新的研究表明,系内主恒星并不像最初认为的那样不活跃,红矮星的耀斑辐射可能危及到系内行星。图片来自哥廷根大学的马克·加里克。

  

  太阳系外行星——绕着其他恒星运行的行星——在红矮星周围很常见,这并不令人惊讶,因为红矮星是银河系中最常见的恒星。这些恒星通常非常活跃,释放出强大的太阳耀斑,使得它们附近的任何其他适宜居住的行星处于危险之中。但有一颗已知拥有行星的红矮星Gliese 887(又名GJ 887或Lacaille 9352)似乎比大多数红矮星更平静,耀斑活动更少。亚利桑那州立大学(ASU)的天文学家声称,这对于任何一个可能存在生命的“超级地球”行星来说都是一个好消息,但现在看来这些行星可能并不像最初认为的那样安全和平静。

  

  摘自提交的研究说明:

  GJ 887因其为其最近发现的行星提供的明显温和的空间环境而受到关注。在凌日系外行星巡天卫星(TESS) 27天的光学监测中,这颗恒星没有出现可探测的耀斑。紫外线观测揭示了一个不同的故事。在哈勃太空望远镜(HST)的远紫外线监测中,仅2.8小时就发生了两次高对比的耀斑。Solar scalings表明这些耀斑是x级或更大的事件,通常与日冕物质抛射有关。在TESS监测过程中可能发生了数百次能量相等或更高的事件,但产生的光学对比太小而无法被检测到。像这样强烈但在光学上无法探测到的紫外线耀斑可能会在所有M型星的整个存在期间支配高能量发射,影响光化学和对绕轨道行星的大气的侵蚀。

  

  Gliese 887之前由TESS监测,在开普勒太空望远镜任务结束后,TESS正在积极寻找新的系外行星。这颗恒星被连续观测了27天,在这段时间里,没有看到耀斑。这对红矮星来说似乎不太寻常,但这也意味着它的行星可能不会像最初想象的那样被太阳辐射摧毁。

  

  如图所示,红矮星是不稳定的,释放出强大的太阳耀斑。强烈的辐射会使行星无法居住,甚至会破坏它们的大气层。图片来自NASA/ ESA/ D. Player (STScI)/亚利桑那州立大学。

  然而,这些结论可能有点不成熟。亚利桑那州立大学地球与空间探索学院的帕克·洛伊德(Parke Loyd)和叶夫根亚·什科尔尼克(Evgenya Shkolnik)不太相信这颗恒星真的那么安静。他们决定查看从哈勃望远镜获得的关于这颗恒星的存档数据,他们的猜测得到了证实。他们发现Gliese 887确实会每小时发生一次耀斑。

  

  那么,如果TESS没有看到耀斑,他们是怎么确定这个结论的呢?

  他们观察了这颗恒星在紫外线(UV)下的图像和数据。TESS在有规律的可见光中观察了那颗星星,就像我们用眼睛看到的一样。但是红矮星上的耀斑可以在紫外光下显现,即使在可见光下什么也看不见。紫外光中的光子(光的“粒子”或电磁辐射的最小单位量)比可见光的能量大得多,因此更容易看到耀斑。由于TESS没有看到耀斑,所以人们认为这颗恒星的耀斑要比大多数其他红矮星少得多。不过,耀斑确实存在,但只能在紫外线下看到。Shkolnik在一份声明中说:

  

  很有趣的是,用普通的光学光线观察恒星(就像TESS的任务)并不能告诉我们全部的故事。这些行星的破坏性的辐射环境只有通过像哈勃太空望远镜那样的紫外线观测才能完全了解。

  

  艺术家构想的比邻星b是一颗超级地球系外行星,绕着离太阳最近的恒星比邻星运行,它也是一颗红矮星。去年2月的一项研究表明,尽管有来自这颗恒星的强烈辐射,但微观生命仍然可以在这颗行星上生存,如果它曾经存在过的话。图片来自维基百科/福布斯。

  科学家十分感兴趣的是,红矮星是否能存在有生命的星球,因为红矮星数量众多,而且很多(如果不是大多数的话)似乎都有行星。劳埃德说:

  

  如果一颗行星上的生命起源或多或少是一次掷骰子,那么M型星掷骰子的次数比任何其他类型的恒星都要多。

  就在刚刚过去的7月,天文学家宣布了两颗(也许是三颗)超级地球系外行星——比地球更大、质量更大,但比海王星更小、质量更小——环绕着Gliese 887运行,分别命名为Gliese 87b和Gliese 87c。这颗恒星离我们非常近,从宇宙的角度来说,离我们只有11光年。这两颗已知行星的轨道靠近该恒星的宜居带的内缘,该区域的温度可能允许液态水存在。

  

  2014年的一项早期研究表明,几乎每颗红矮星都至少有一颗行星。这些结果是通过分析两项高精度行星调查仪器的数据得到的,分别是高精度径向速度行星搜索器(HARPS)和紫外和可见阶梯摄谱仪(UVES),均由位于智利的欧洲南方天文台操作。通过组合这些数据,研究小组能够探测到单独使用这两种仪器采集的数据中的不够清晰的信号。

  红矮星的不稳定性及其强烈的耀斑被认为是对任何绕其运行的行星上可能的生命进化的一个显著阻碍。但这是真的吗?毫无疑问,这种耀斑的辐射是一个大问题,但这可能并不意味着生命永远不可能存在。

  

  太阳系最近的恒星,比邻星,是一个红矮星,至少有一个和地球一样质量的行星绕其轨道运行,比邻星b,去年2月阿根廷的布宜诺斯艾利斯大学的研究人员的一项研究认为生命——至少微生物——仍然可以在这个星球上生存,如果它曾经存在。根据天体生物学家Ximena Abrevaya的说法:

  我们的实验表明,“正如我们所知”,生命能够在地球上无法找到的条件下应对高紫外线辐射的环境。

  

  研究人员为这颗行星模拟了不同的大气层,发现即使没有臭氧的大气层也能充分保护地表生命不受辐射的伤害。对于富含氮和二氧化碳的大气来说,情况也是如此。他们还发现,即使没有大气层的保护,在暂时更安静的情况下到达比邻星b表面的紫外线辐射,从生物学角度看也是可以忽略不计的。即使在最坏的情况下,也有一部分微生物能够存活。

  这些结果很有希望证明绕红矮星运行的行星上可能存在生命。毕竟,比地球上任何地方都高的高剂量辐射可能并不总是为生命送上丧钟。因此,尽管这些恒星有着“暴烈”的名声,但很可能在红矮星周围仍会发现许多适宜居住的星球。

  结论:附近的红矮星Gliese 887的耀斑活动似乎比最初想象的要剧烈。

  作者Paul Scott Anderson

  FY:Astronomical volunteer team

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  翻译:天文志愿文章组-协作翻译小分队

  联合署名:窗边的小憨憨,l

  审核:天文志愿文章组-

  排版:零度星系

  参考资料

  1.WJ百科全书

  2.天文学名词

  3.原文来自:https://earthsky.org/space/red-dwarf-gliese-887-flares-in-ultraviolet-light

  本文由天文志愿文章组-窗边的小憨憨,l翻译自的作品,如有相关内容侵权,请于三十日以内联系运营者删除。Paul Scott Anderson

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  全文排版:天文在线(零度星系)

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