系外恒星日冕物质抛射首获观测,每秒2400公里等离子体喷流可剥离行星大气
科学界等待数十年的突破终于到来,天文学家首次捕捉到太阳系外恒星的“超级喷嚏”。
通过欧洲空间局的“XMM-牛顿”空间天文台与LOFAR射电望远镜,国际天文学家团队首次明确观测到一次强烈的日冕物质抛射(CME)事件——一颗太阳系外恒星向外喷射出巨量等离子体。
这颗距离地球约40光年的红矮星,虽然质量只有太阳的一半,但自转速度比太阳快20倍,磁场强度高达太阳的300倍。
此次抛射速度高达每秒2400公里,如此高速且高密度的喷射足以在短时间内剥离任何近轨行星的大气层,使其失去宜居条件。
01 破解数十年谜团
日冕物质抛射是恒星上最剧烈的爆发现象之一,期间会向外抛出高温等离子体,并形成强烈的空间风暴。
虽然CME在太阳上屡见不鲜,但科学家此前却从未在其他恒星上确切地观测到类似事件。
“之前的发现已经可以推断出这种现象存在,或者暗示这种现象存在,但始终没有确认物质最终确实逃逸到太空中。现在我们首次确认了这一点。”论文第一作者、荷兰射电天文学研究所的天文学家乔·卡林厄姆表示。
研究团队通过LOFAR射电望远镜捕获到一个短暂而强烈的射电信号,并证实信号来自距离地球约40光年的一颗红矮星。
这种信号的出现,意味着物质已脱离恒星磁场的约束,正是典型的CME特征。
02 协同观测的创新策略
为确认这一发现,团队采用了多望远镜协同观测的策略。
他们利用LOFAR射电望远镜获取射电数据,并借助“XMM-牛顿”空间天文台观测其X射线辐射,确定恒星温度、亮度和转速,从而验证CME的性质和运动轨迹。
“除非物质完全脱离恒星强大磁场的束缚,否则不可能产生这类射电信号。换句话说,这是日冕物质抛射引起的。”卡林厄姆强调。
ESA的XMM-牛顿X射线天文卫星在此次观测中扮演了关键角色。
这颗已经运行了20多年的空间天文台,原本主要设计用于观测宇宙中的X射线源,却在这一里程碑式的发现中发挥了不可或缺的作用。
03 红矮星的极端特性
此次发现CME的红矮星StKM 1-1262,属于银河系中最常见的恒星类型。
这颗恒星的质量约为太阳的一半,但物理特性极为极端:自转速度比太阳快20倍,磁场强度是太阳的300倍。
红矮星在星系中特别受关注,因为银河系中人类已知的行星多数都围绕红矮星运行,且它们拥有悠长的寿命,为生命演化提供了充足时间。
然而,此次观测到的强烈CME事件让科学家重新评估红矮星周围行星的宜居性。
04 对系外生命搜寻的启示
此次观测到的日冕物质抛射速度高达每秒2400公里,这一速度在太阳的日冕物质抛射中也非常少见。
如此高速且高密度的喷射足以在短时间内剥离任何近轨行星的大气层,使其失去宜居条件。
行星能否适宜生命生存,取决于其是否位于恒星的“宜居带”——即表面可能存有液态水的区域。
然而,如果母星活动剧烈、频繁爆发CME,即使行星轨道“刚刚好”,也可能因大气被剥光而变为荒芜岩石。
欧洲空间研究和技术中心的研究员亨里克·埃克隆指出:“我们不再局限于用对太阳日冕物质抛射的理解来推导其他恒星。从研究来看,较小恒星往往可能拥有宜居的系外行星,但这些恒星周围的空间天气可能更加极端。”
05 中国团队的贡献
在系外恒星磁活动研究领域,中国科学家也取得了重要进展。
就在今年10月,北京大学地球与空间科学学院田晖教授及其博士生张佳乐为主的合作研究团队,利用 “中国天眼”(FAST)在M型恒星AD Leo上探测到一种新的毫秒级射电暴。
结合恒星表面磁场测量数据,他们认证出该神秘电波来源于恒星黑子区域的小尺度磁场。
这一工作填补了对太阳系外恒星小尺度磁场认知的空白,对揭示星冕爆发的机制、推动太阳系外的空间天气研究有重要意义。
田晖团队的研究开拓了基于FAST研究晚型恒星系统的新方向,进一步拓展了对恒星磁活动及其驱动的系外空间天气现象的理解。
这一发现填补了天文学界关于太阳系外CME观测的空白。ESA的XMM-牛顿项目科学家埃里克·库尔克斯表示:“XMM-牛顿现在帮助我们了解CME如何因恒星而异,这不仅对我们研究恒星和太阳有趣,也对我们在其他恒星周围寻找宜居世界的努力至关重要。”
随着更多观测数据的积累,科学家将能更深入地理解恒星活动如何影响行星宜居性,进一步缩小潜在地外生命的搜索范围。
|
|