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2022-06-07 15:45

橙色矮星可能会对其“宜居”行星构成挑战

如果你是一个有抱负的生命形式,你可能想要避开橙色矮星周围的行星。

一些天文学家称这些橙色的太阳为“金发姑娘星”(SN: 11/18/09)。它们比类太阳的黄色恒星更暗,老化更慢,因此为轨道行星提供了更稳定的气候。但它们比红矮星更亮,老化速度更快,而红矮星经常喷发出大型耀斑。然而,研究人员在3月29日提交给arXiv.org的一篇论文中报告说,新的观测表明,橙矮星在诞生后很长时间内会发出大量的紫外线,可能会危及行星的大气层。

利用哈勃太空望远镜的数据,天文学家泰勒·里奇-约威尔和她的同事们检查了39个橙矮星。它们中的大多数以两种不同的形式一起穿过银河系,要么是4000万年前,要么是6.5亿年前。

让里奇-约厄尔惊讶的是,她和她的团队发现,紫外线通量并没有从年轻的橙色恒星下降到较老的恒星,这与黄色和红色恒星的情况不同。“我当时就想,‘这到底是怎么回事?’”坦佩亚利桑那州立大学的Richey-Yowell说。

幸运的是,另一组研究人员提供了部分答案。当黄色的类太阳恒星老化时,它们的旋转速度会变慢,导致它们的活性降低,发出的紫外线也会减少。但哥伦比亚大学的天文学家杰森·李·柯蒂斯和他的同事在2019年报告称,对于橙矮星来说,这种稳定的自旋下降会在恒星大约10亿岁时停止。

里奇-约厄尔说:“(橙色)恒星比我们想象的更活跃,时间更长。”这意味着这些不那么“金发姑娘”的恒星可能会在超过10亿年的时间里保持高水平的紫外线。

这就引起了所有可能居住在轨道行星上的生命形式的注意。远紫外光——它的光子,或光的粒子,比产生维生素D的紫外线光子有更多的能量——会撕裂行星大气层中的分子。这就留下了单个的原子、带电的原子和原子团,即离子。然后恒星的风——它流出的粒子——会带走离子,带走行星的空气。

但对于那些拥有橙矮星太阳的生命体来说,也不是没有希望。宾夕法尼亚维拉诺瓦大学(Villanova University)的天文学家埃德·吉南(Ed Guinan)说,长时间暴露在远紫外线下会给行星带来压力,但并不一定注定它们会荒芜。吉南没有参与这项新研究。他说:“只要这颗行星有一个强磁场,你或多或少就没问题。”

虽然远紫外光能分解行星大气中的水和其他分子,但如果有地球那么强的磁场保护这些离子,恒星的风就无法去除它们。“这就是为什么地球作为一个孕育生命的世界幸存下来,”吉南说。相比之下,金星可能从未有过磁场,而火星很早就失去了磁场,很快就失去了大部分空气。

“如果这颗行星没有磁场,或者磁场很弱,”吉南说,“游戏就结束了。”

里奇-约威尔说,我们需要对年龄更大的橙矮星进行研究,以确切地看到它们的紫外线输出下降的时间。不过,这将是一个挑战。寻找已知年龄的恒星最简单的方法是研究一个星团,但大多数星团在它们十亿岁生日之前就被撕裂了(SN: 7/24/20)。因此,比这个年龄更老的星团非常罕见,这意味着最近的星团距离较远,很难观测到。