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標題: 新研究指即使是最平靜的紅矮星也比太陽更狂野 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2023-3-19 12:49 AM 標題: 新研究指即使是最平靜的紅矮星也比太陽更狂野

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　　人類的眼睛已經習慣了黃色太陽﹐以及它照耀在我們這個充滿生機的星球上的溫暖光線。但是紅矮星看起來喜怒無常﹐脾氣暴躁﹐甚至有不祥的預感。在很長一段時間裡﹐它們可能是平靜的﹐但隨後它們可能會猛烈爆發﹐向任何可能在附近星球上立足的生命發出警告。
　　紅矮星(M矮星)是銀河系中最常見的恆星類型。這意味著大多數系外行星圍繞紅矮星旋轉﹐而不是像太陽一樣漂亮﹑行為良好的G型恆星。隨著天文學家更詳細地研究紅矮星﹐他們發現就系外行星的可居住性而言﹐紅矮星可能不是最佳的恆星宿主。多項研究表明﹐紅矮星可以猛烈爆發﹐釋放出足夠強大的輻射﹐使附近的行星無法居住﹐即使它們牢牢地處於潛在的可居住區。但是仍然有很多天文學家不瞭解紅矮星和它們的野性。
　　一項新的研究檢查了177顆M矮星﹐以更好地瞭解它們的長期可變性。研究人員發現﹐紅矮星的行為比想像的更複雜﹐即使是最平靜的紅矮星也比太陽更狂野。這項研究名為「M矮星的恆星活動特徵」。所有的星星在某種程度上都是可變的。太陽遵循11年的週期﹐在此期間﹐我們恆星表面的太陽黑子數量有增有減。都和磁場活動有關。但是可居住性取決於長期週期。生命在比幾年更長的時間框架內前進。地球上的生命花了數十億年才真正開始。
　　這是天體物理學家對紅矮星及其長期可變性感興趣的原因之一。大約35億年前﹐地球上出現了生命﹐但複雜的生命只是在大約5.4億年前的寒武紀大爆發期間才真正出現。如果生命一般遵循相似的時間框架﹐紅矮星的可變性會阻止生命延續嗎﹖
　　觀察紅矮星並得出任何結論都是一項艱巨的挑戰。我們可以非常詳細地觀察我們的太陽﹐尤其是在最近幾年。一隊宇宙飛船包括帕克太陽探測器﹑太陽軌道器﹑太陽和日光層軌道器等致力於對其進行詳細監測。我們也觀察了太陽及其活動很長一段時間。不幸的是﹐我們無法在極長的時間內監測到單個的紅矮星。相反地研究人員不得不用跨越幾十年左右的數據集來湊合。在這項新的研究中﹐研究人員檢查了HARPS(高精度徑向速度行星搜索器)從2003年到2020年觀察到的1.77億顆矮星。這個時間尺度內的活動包含了這些恆星在更長時期內如何表現的線索。
　　HARPS本質上是一個攝譜儀﹐研究人員從它那裡收集了紅矮星的色球發射。色球輻射來自恆星的磁場活動﹐而不是它的融合。發光是磁場活動的產物﹐因此研究發光意味著研究恆星的色球。該小組還分析了紅矮星的光度特徵以及色球輻射。研究紅矮星可變性的困難源於我們有限的長期數據。「明確識別一個週期需要測量顯示其在幾個週期內的重複。這需要長時間的數據﹐」研究人員解釋道。
　　缺少了這些﹐研究人員就有了他們稱之為「季節」的想法。「通過識別單個恆星的季節﹐他們可以更好地分析數據﹐」他們解釋說﹕「我們將這些季節定義為150天的區間(盡可能平均旋轉調製)﹐至少有五次觀測(150天是M矮星旋轉週期的典型最大限制)﹐在150天的區間內﹐觀測間隔短於40天。」。
　　結果表明﹐可變性是M矮星的一個決定性特徵。研究人員寫道﹕「我們發現大多數恆星都有顯著的可變性﹐即使是最安靜的恆星也是如此。」「我們樣本中的大多數恆星(75%)表現出長期可變性﹐這主要通過線性或二次可變性來表現﹐儘管真實行為可能更複雜。」(線性可變性更簡單﹐二次可變性暗示一個週期。)。
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　　研究人員在他們的樣本中發現了從幾年到20多年的週期。但他們很快指出﹐他們的發現有局限性﹐他們的研究只是更好地瞭解紅矮星的第一步。對於許多恆星來說﹐有強烈的跡象表明長期的可變性是存在的。「… …如果採樣更好﹐採樣更好的恆星可能會表現出更複雜的行為﹐」他們寫道。但是他們的結果仍然是「… …然而﹐表明長期可變性的強烈存在﹐並表明這些恆星具有強烈的長期可變性﹐這在尋找系外行星時很重要。」。
　　可能有多層週期和可變性相互影響﹐使得恆星的行為非常難以解讀。令人困惑的行為「… …可能是由於同時在不同時間尺度下複雜的潛在可變性」。研究人員說﹐即使他們的數據有限﹐他們也取得了進展。「即使時間覆蓋對一些恆星來說不夠﹐但是﹐我們的數據可以用來估計一個最小的循環週期(如果存在的話)。」但是有些結論現在還無法得出。他們的分析「… …不足以保證信號是週期性的﹐甚至是准週期性的。」。
　　對於紅矮星的可居住性﹐目前還沒有一個明確的答案。正如這項研究暗示的那樣﹐紅矮星之間可能有太多的可變性﹐以至於它們永遠無法預測。但是不要打賭科學會揭示更多的細節。
　　紅矮星燃燒是有據可查的。有史以來探測到的最強大的恆星耀斑來自一顆紅矮星。2019年比鄰星(Proxima Centauri)﹐一顆紅矮星和我們最近的恆星鄰居﹐發出了比耀斑前光度亮14000倍的耀斑﹐只需要幾秒鐘就能發出那麼亮的耀斑。系外行星比鄰星b位於恆星的潛在宜居帶﹐如此明亮的耀斑可能會消除行星上存在生命甚至液態水的可能性。即使比鄰星每100萬年或更長時間才會如此明亮地閃爍一次﹐這也可能會消除生命存在的可能性。
　　在其他星球上尋找生命或可居住性不可避免地包括對紅矮星的關注。它們的豐富性意味著需要更深入的研究。最終﹐我們認為可以居住的許多行星﹐如著名的TRAPPIST-1行星﹐只是受到了來自其紅矮星宿主的太多輻射。它們的變量越多﹐生命就越不可能在紅矮星周圍的系外行星上持續存在甚至繁衍。

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