自从2016年8月被发现以来,比邻星b一直是一个无尽的奇迹和许多科学研究目标。这颗类地行星除了是太阳系最接近的外太阳系行星外,还在邻近半人马座宜居带内运行(“适居带”)。因此科学家们自然地想要确定这颗行星是否真的能成为地外生命的家园。
一颗闪烁红矮星的概念图,被一颗系外行星环绕,图片:NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)
许多研究都集中在比邻星b是否能保留大气和液态水,因为它围绕着一颗m型(红矮星)恒星运行。不幸的是许多研究表明,这并不可能是由于耀斑活动。根据国际科学家团队的一项新研究,比邻星(Proxima Centauri)发布了一种超级耀斑,其威力如此之大,对人类所知任何生命都是致命的。
这项研究的标题是“从比邻星中发现第一个肉眼可见的超级耀斑”于最近发表。团队是由霍华德·沃德在物理学和天文学博士学位候选人在北卡罗来纳大学教堂山分校、美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的其他成员、华盛顿大学、科罗拉多大学、巴塞罗那大学和亚利桑那州立大学地球与太空探索学院共同进行。
对红矮星比邻星的印象图,离太阳最近的恒星。ALMA观测的新分析表明,比邻星爆发了一种强大的耀斑,这将为该系统中行星创造出不适宜的条件。图片:NRAO/AUI/NSF; D. Berry
正如他们在研究中所指出的那样,太阳耀斑活动将会成为像比邻星这样的系统中对行星可居住性最大潜在威胁之一:在一个类似地球的行星大气中,臭氧层可以保护地球免受与单一超级耀斑相关强紫外线辐射的影响,在超级耀斑出现之后,大气臭氧恢复时间将会持续数年。因此一个足够高的耀斑率可以永久地阻止保护臭氧层的形成,从而导致地表的紫外线辐射水平超高,这超出了一些最著名生物所能生存的范围。
此外恒星耀斑、静止x射线和来自红矮星的紫外线通量可以在几十亿年的时间里清除行星大气层。虽然已经进行了多项研究,探索了比邻星(Proxima)上低中等能量耀斑事件,但只有一个高能事件被观测到。这发生在2016年3月,当比邻星发射了一个如此明亮的超级耀斑时,肉眼可见。这个耀光由Evryscope观测到,这是一个望远镜阵列,由国家科学基金会的先进技术和仪器(ATI)和教师早期职业发展(职业生涯)项目资助,这些项目同时和持续地指向可观测天空的每个部分。
径向速度法发现比邻星b的图像,图片:ESO/M. Kornmesser
正如研究小组在研究中所指出的,2016年3月的超级耀斑是第一个从比邻星上观测到,而且非常强大:2016年3月,Evryscope检测到第一个已知的比邻星。超级耀斑的辐射能是10的33.5 erg,比任何之前探测到近a的耀斑都大,30比任何光学测量的比比耀斑都要大。事件短暂地增加了比邻星的可见光发射率,在Evryscope2分钟的cadence上平均增加了38个百分点,或者在人类眼睛的cadence上增加了68个。虽然肉眼看不到m -矮星,但在这个超级耀斑中,Proxima短暂地变成了6.8级的恒星。
superflare恰逢三个月苍白红点运动,这是负责首先揭示比邻星b的存在。在欧洲南方天文台3.6米望远镜的一部分在智利拉西亚天文台竞选团队也获得光谱在3月18日08:59 UT耀斑(27分钟后达到峰值08:32 UT)。该小组还指出在过去的两年里Evryscope已录得23其他大型比邻星耀斑,能量从10 ^ 30.6 erg 10 ^ 32.4 erg。再加上一个超级耀斑检测的速率,他们预测每年至少有5次超级耀斑发生。然后将这些数据与高分辨率HARPS光谱学结合起来,以分析超级耀斑的紫外光谱和任何相关的日冕物质抛射。
红点项目是“淡红点”项目的继任者,该项目于去年夏天发现了比邻星b。图片:ESO
然后研究小组利用HARPS光谱和Evryscope耀斑率来建立一个模型,以确定这颗恒星对氮氧大气的影响。这包括地球的保护臭氧层能经受住爆炸的时间,以及经常暴露在辐射下对陆地生物的影响。[T]重复燃烧,足以在五年内使地球大气层的臭氧减少90%。估计在几百个kyr内发生完全的损耗。因此Evryscope超级耀斑产生的紫外光达到了表面,其强度达到了杀死简单UV-hardy微生物所需的强度,这表明在暴露于这些耀斑的Proxima b地区,生命将难以生存。
从本质上讲,这和其他研究得出的结论是:任何围绕比邻星轨道运行的行星都不适合居住很长时间,而且很可能很久以前就变成了没有生命的石头球。但是,除了最接近的邻近星系,这项研究也对其他m型恒星系统有影响。红矮星是银河系中最常见的恒星——大约有75%的——而三分之二的恒星都有活跃的耀斑活动。因此测量超级耀斑对这些行星的影响将是确定未来任务中发现系外行星是否适宜居住的必要组成部分。展望未来,该团队希望利用Evryscope来研究其他恒星系统,特别是那些为即将到来的凌日系外行星测量卫星(TESS)任务设定目标的星系。
环绕红矮星比邻星的比邻星b行星表面的印象图,双星半人马座AB在比邻星的右上方可见,图片:ESO
除了比邻星,Evryscope已经对每一个南方的苔丝行星搜索目标进行了类似的长期高频率监测,因此将能够测量所有南方行星搜索目标m -矮星的恒星活动的可居住性影响。与长波长阵列(长波长阵列)这样的长波长无线电阵列进行日冕物质抛射搜索,Evryscope将限制这种极端恒星活动的长期大气效应。”对于那些希望人类在有生之年能够发现外星生命的证据的人来说,这项最新研究无疑是令人失望的。
考虑到作为宇宙中最常见的恒星,一些研究表明,红矮星可能是最可能找到类地行星的地方。然而即使有三分之二的恒星是活跃的,这仍然给我们留下了数十亿的可能性。值得注意的是,这些研究有助于确保我们能够确定哪些系外行星具有更大的准确性。最后这将是最重要的因素,当需要决定哪些系统我们可以尝试直接探索。如果这条消息让你沮丧,请记住不朽卡尔·萨根的世界:宇宙是一个相当大的地方,如果只有我们,就像是在浪费空间!
博科园-科学科普|文:Matt Williams|来自:来自:Universe Today|参考期刊:arXiv