银河系中最常见的恒星红矮星 围绕其运转的行星会有多宜居?


银河系中最常见的恒星红矮星 围绕其运转的行星会有多宜居?


这张想象图描绘了一颗像巴纳德星一样的古老红矮星(右),和一个轨道上的岩石行星(左)
()据新浪科技:红矮星是银河系中最常见、最持久的恒星类型,那么,围绕其运转的行星究竟会有多宜居呢?在近期的一项研究中,天文学家利用美国国家航空航天局钱德拉X射线天文台和哈勃太空望远镜的数据 , 对一颗邻近红矮星的高能耀斑进行了强度和频率的分析 。这颗红矮星名为“巴纳德星”(Barnard’s Star) , 是距离地球最近的恒星之一,距离地球只有6光年 。
巴纳德星是一颗质量较小的红矮星,目前的年龄已有100亿年,但仍然十分活跃,对任何围绕其运行的行星的大气层都有潜在的破坏性 。美国天文学家爱德华·爱默生·巴纳德于1916年发现并测量出这颗恒星的自行运动——天体在天球上对应的横向速度(相对太阳的“横向”移动)——为每年10.3角秒,是已知相对太阳自行最大的恒星 。为了纪念巴纳德的发现,这颗恒星便以他的名字命名 。
通过观察巴纳德星 , 研究人员试图解答一个重要的问题:围绕银河系中最常见恒星运行的行星有多适合居?。堪湍傻滦鞘且豢呕郝忌杖剂系男⌒秃阈牵?其寿命比太阳这样的中型恒星长得多 。据估计,它的年龄大约为100亿年 , 是太阳年龄的两倍 。
研究作者以巴纳德星为例,分析了这颗古老红矮星的耀斑如何影响围绕它运行的行星 。2019年6月 , 研究人员在钱德拉X射线天文台对巴纳德星的观测结果中发现了一个X射线耀斑 , 此前他们于2019年3月在哈勃太空望远镜的观测中发现了两个紫外线高能耀斑 。这两次观测都持续了7个小时,所获得的图像都显示X射线或紫外线的亮度下降至零 。根据耀斑的长度,以及其他观测结果,研究作者得出结论:巴纳德星大约有25%的时间会释放潜在的破坏性耀斑 。
研究小组随后分析了这些结果对围绕红矮星(如巴纳德星)运行的适居带岩石行星意味着什么 。所谓适居带,是指行星系中适合生命存在的区域,位于该区域内的行星表面可能存在液态水 。在恒星不稳定的年轻时期,这些行星早期形成的大气可能会被来自恒星的高能辐射侵蚀掉 。但随后 , 恒星会随着年龄的增长而变得不那么活跃 , 这些行星的大气层便可能再生 。这种再生过程可能来自于固体物质撞击所释放的气体,或是火山过程中释放的气体 。
然而,新研究所报道的这种耀斑的猛烈冲击,会在数亿年的时间里反复发生,可能侵蚀可居住带内任何岩石行星上的再生大气 。在红矮星耀斑所产生的高能辐射冲击下 , 岩石行星的大气会受到严重破坏,而这将减少这些星球上出现并维持生命的机会 。目前,研究小组试图了解红矮星高能辐射的更多信息,以确定巴纳德星是否可以作为典型 。
巴纳德星
巴纳德星位于蛇夫座,是宇宙中第二接近太阳的恒星系统,仅次于半人马座α系统 。它的质量约为太阳的17%,直径约为太阳的1/6,只相当于地球的20倍大 。
据天文学家估计,巴纳德星的年龄介于70亿到120年之间,比太阳古老得多,有人甚至认为它可能是银河系中最古老的恒星 。从光度的周期变化可知,巴纳德星自转一周需130天(太阳只需25天) 。
尽管距离很近,但作为一颗红矮星,巴纳德星的视星等为9.5等,亮度微弱(只有太阳的1/2600),肉眼无法看到 。巴纳德星以每秒约110公里的速度接近太阳系,将在公元11800年时到达距离太阳3.85光年处,成为最接近太阳的恒星,取代比邻星的位置(4.3光年),届时其亮度将达到8.5等 。
在1938年至1981年间,研究者通过摄影观测了巴纳德星的运动,认为其存在0.02秒弧度的周期性偏差 。这种“扰动”被解释为其具有两个行星级的伴星,轨道周期分别为13.5年和19年,质量约为木星的三分之二 。然而,这一解释并未得到其他观测结果的支持 。直到2018年,天文学家终于在巴纳德星周围发现了一颗行星,其质量至少是地球的3.2倍 , 距离巴纳德星约6000万公里,运行周期为233天 。由于巴纳德星的低亮度,这颗行星并不在适居带内,其表面的水很可能是冰冻的 。