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日冕物質(zhì)拋射(CME)是太陽外層大氣中大量磁化等離子體向太空噴出的劇烈爆發(fā)現(xiàn)象。當(dāng)CME直奔地球時,就可能會引發(fā)磁暴和極光現(xiàn)象,甚至干擾或損壞通信系統(tǒng)和電力網(wǎng)絡(luò)。
天文學(xué)家經(jīng)常觀測到太陽的日冕物質(zhì)拋射,他們也假設(shè)在其他恒星也會發(fā)生這樣的爆發(fā)事件。但此前的研究都只能捕捉到一些跡象,無法真正確認(rèn)有物質(zhì)離開了恒星并逃逸到了太空中。
現(xiàn)在,在一項于近日發(fā)表在《自然》雜志的研究中,天文學(xué)家首次在太陽之外的一顆M矮星上觀測到了日冕物質(zhì)拋射的直接證據(jù)。
來自一顆M矮星
M矮星是一類非常常見的恒星,在太陽附近的恒星中占比高達(dá)70%。在尋找宜居系外行星的過程中,天文學(xué)家特別關(guān)注M矮星:因為它們的體積通常較小,因此當(dāng)有行星從其前方掠過時,會造成更明顯的亮度下降;同時,由于它們的質(zhì)量較低,使其軌道上的大型行星對它們的牽引更加明顯。
不過,在過往的研究中,天文學(xué)家推測,M矮星對行星可能并不“友好”。因為它們會頻繁釋放X射線和紫外耀斑,長期來看會加熱并電離附近行星的大氣,使其逐漸逃逸到太空中。
盡管天文學(xué)家過去在太陽附近的M矮星中進(jìn)行了大量的搜尋,但一直沒有探測到CME。CME的一個典型觀測標(biāo)志是Ⅱ型射電暴——這是CME在穿過日冕時形成激波,并由激波產(chǎn)生的短暫而強(qiáng)烈的射電信號。
在新的研究中,研究人員決定利用LOFAR低頻陣來捕捉這種射電信號。他們共監(jiān)測了大約86000顆附近恒星,并在這海量的恒星數(shù)據(jù)中,只探測到了一例清晰的Ⅱ型射電暴信號,來自距離地球約130光年的StKM 1-1262——這是一顆暗淡、偏紅的M矮星,半徑約為太陽的三分之二。
可能摧毀行星大氣層的超強(qiáng)CME
根據(jù)射電暴的特征,研究人員計算出,這次的CME等離子體以大約每秒2400千米的速度移動——這個速度在CME中是很高的,對于太陽來說,只有大約5%的CME能以此速度傳播。
如此快速且密度足夠高的噴發(fā),完全可能把靠近這顆恒星的行星大氣層徹底剝離。
這種足以剝離大氣層的CME能力,為評估其他星球是否可能存在生命提供了重要線索。科學(xué)家認(rèn)為,只要行星處于恒星的宜居帶——即液態(tài)水可存在的距離內(nèi)——它就可能孕育生命。然而,如果恒星頻繁爆發(fā)強(qiáng)烈的CME,那么附近的行星可能會失去其大氣層,從而無法維持生命環(huán)境。
對宜居性研究的意義
這一發(fā)現(xiàn)不僅對研究恒星和太陽本身很重要,也與尋找宜居的系外星球密切相關(guān)。
目前,研究團(tuán)隊正試圖將這些新數(shù)據(jù)納入關(guān)于M矮星及其日冕的模型中。基于這些觀測,研究人員估算典型的M矮星平均每500年可能爆發(fā)一次CME。盡管看起來發(fā)生頻率不高,但生命在行星上演化需要極其漫長的時間,而周期性遭受CME粒子轟擊顯然對生命十分不利。
這項研究為天文學(xué)家觀測和理解其他恒星周圍的爆發(fā)事件與空間天氣開辟了新的前沿。它意味著,天文學(xué)家不再需要把對太陽CME的理解生搬硬套到其他恒星上。在那些體積更小、卻是潛在宜居行星主要宿主的M矮星周圍,空間天氣可能更加極端。這對這些行星如何保持大氣層,以及能否長期保持宜居狀態(tài),都具有重要影響。
#參考來源:
https://www.astronomy.com/science/astronomers-see-a-massive-stellar-explosion/
https://www.science.org/content/article/astronomers-detect-first-eruption-plasma-around-star-other-sun
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09715-3
#圖片來源:
封面圖&首圖:NASA Goddard Space Flight Center
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