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「HAZMAT」(危害)這個單詞指的是對於環境甚至是生命本身有風險的情形。想像一下這個術語用在一整個行星上的情況:恆星劇烈的耀斑通過影響行星的大氣來使得其不適宜居住。

NASA的哈勃太空望遠鏡正在觀測這類恆星,觀測項目名為HAZMAT(Habitable Zones and M dwarf Activity across Time)——宜居帶與M型矮星不同演化時期的行為。

「M型矮星」是一個天文學術語,指一顆紅矮星——銀河系中最小、最多和壽命最長的一種恆星。HAZMAT項目是針對不同年齡(青年、中年、老年)紅矮星的紫外波段巡天計劃。

年輕紅矮星中劇烈爆發出的超高溫氣體會使得形成不久的行星變得不適宜居住。在這張藝術想像圖中,一顆活躍的年輕紅矮星(圖右)正在剝除著一顆圍繞其運轉的行星(圖左)之大氣。 圖源:NASA、ESA、D. Player (STScI)

與和太陽類似的恆星相比,紅矮星產生的耀斑在紫外波段特彆強。哈勃望遠鏡在紫外波段的優良性能使得該望遠鏡在觀測這些耀斑時價值很高。人們認為耀斑是恆星大氣對流產生的糾纏磁場產生的。當這種糾纏太過劇烈時,磁場線便會斷裂隨後重連,釋放巨量的能量。

科學家們發現他們觀測到的最年輕(大約4000萬年)紅矮星產生的耀斑比更老的紅矮星產生的要強上100到1000倍。在這個年齡,類地行星開始在恆星周圍形成。

銀河系中大約四分之三的恆星是紅矮星。大部分的系內宜居行星(行星與恆星的距離使得其表面溫度使得液態水可以在表面存在)圍繞著紅矮星運轉。事實上,離太陽最近的恆星——一顆名為比鄰星(Proxima Centauri)的紅矮星就有一顆地球大小的行星在宜居帶中運轉。

但是,年輕的紅矮星是活躍的恆星,會不時產生紫外波段的耀斑。耀斑的巨大能量會影響行星的大氣化學,也可能會完全剝除這些形成不久行星的大氣。

「HAZMAT項目的目的是幫助我們理解圍繞低質量恆星的行星宜居性,」亞利桑那州州立大學的葉夫根耶夫·什科利尼克說道,她是該項目的首席科學家,「這些低質量的恆星對於理解行星大氣至關重要。」

這一哈勃望遠鏡項目的第一部分成果正在《天文物理期刊》上發表。這一研究調查了12顆年輕紅矮星的耀斑頻率。「從這些年輕恆星上得到這些數據已變得特別重要,因為與更老的恆星間相比,年輕恆星耀斑活動之間的差距更為顯著。」亞利桑那州州立大學的帕克·勞埃德說道,他是這篇論文的第一作者。

超級耀斑

這一觀測項目發現了迄今為止在紫外波段觀測到的最為劇烈的恆星耀斑。這一事件被起了個綽號「毀滅耀斑」(原文為Hazflare),它比我們太陽有記錄以來最強的耀斑包含更多能量。

「我們已經好好觀察太陽一百年之久了,」勞埃德說,「在這段時間裡,我們看到了一次,或許兩次耀斑擁有著接近這一毀滅耀斑的能量。而在我們用哈勃望遠鏡觀測的不到一天時間裡,我們發現了毀滅耀斑,這意味著我們看到的這種超級耀斑每天會發生一次甚至幾次。」

這種強度和頻率的超級耀斑帶著如此多的紫外輻射衝擊著年輕的行星,有沒有可能它們將永遠無法適宜生命居住呢?勞埃德說:「像我們觀測到的這種耀斑有能力完全剝除一顆行星的大氣。但這並不一定意味著生命在行星上就永無立足之地。可能有與我們想像的不同的生命形式可以生存,或者有其他過程可以重新生成行星大氣。環境肯定是殘酷的,但我不會下定論沒有生命可以存活。」

HAZMAT項目的下一個部分將會是研究中年(6.5億年齡)的紅矮星。之後最年老的紅矮星將會被分析,並與青年和中年恆星相比較,以此來理解圍繞低質量恆星運轉的低質量行星上紫外輻射環境的演化。

哈勃望遠鏡是一個NASA和ESA(歐洲空間局)之間的國際合作項目。位於馬里蘭州綠帶城的戈達德太空航行中心管理這台望遠鏡。位於馬里蘭州巴爾的摩的空間望遠鏡科學研究所(STScI)執行科學任務。位於哥倫比亞特區華盛頓的大學天文研究協會為NASA運作著STScI。


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