利用ALMA，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)比鄰星經(jīng)常產(chǎn)生高能毫米波長(zhǎng)耀斑，這可能會(huì)顯著改變或剝離其宜居帶行星的大氣層。比鄰星距離我們僅四光年多一點(diǎn)，是我們最近的恒星鄰居，也是一顆高度活躍的 M 矮星。

藝術(shù)家對(duì)比鄰星恒星耀斑的概念圖。圖片來源：NSF/AUI/NSF NRAO/S. Dagnello

雖然人們?cè)缫言诳梢姽獠ǘ斡^察到比鄰星頻繁的耀斑，但最近一項(xiàng)使用阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列 (ALMA) 的研究表明，比鄰星在射電和毫米波段也表現(xiàn)出強(qiáng)烈的活動(dòng)。這些觀測(cè)為其耀斑的粒子驅(qū)動(dòng)性質(zhì)提供了新的見解，并提出了有關(guān)該恒星對(duì)其周圍行星宜居性影響的重要問題。

據(jù)了解，比鄰星的宜居帶內(nèi)至少有一顆可能宜居的地球大小的行星。與太陽耀斑一樣，比鄰星的耀斑會(huì)在整個(gè)電磁波譜中釋放能量，并釋放出被稱為恒星高能粒子的高能粒子爆發(fā)。

這些耀斑的強(qiáng)度和頻率可能對(duì)附近的行星構(gòu)成嚴(yán)重威脅。如果威力足夠大，它們會(huì)侵蝕行星大氣層，奪走臭氧和水等關(guān)鍵成分，并可能導(dǎo)致這些星球無法居住。

由科羅拉多大學(xué)的 Kiana Burton 和約翰霍普金斯大學(xué)的 Meredith MacGregor 領(lǐng)導(dǎo)的天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)利用檔案數(shù)據(jù)和新的 ALMA 觀測(cè)數(shù)據(jù)研究了比鄰星的毫米波長(zhǎng)耀斑活動(dòng)。比鄰星體積小、磁場(chǎng)強(qiáng)，表明其整個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)可能都是對(duì)流的——不像太陽，它既有對(duì)流層，也有非對(duì)流層。因此，這顆恒星的活躍程度要高得多。

它的磁場(chǎng)變得扭曲、緊張，最終斷裂，向外發(fā)射能量和粒子流，天文學(xué)家觀察到了耀斑。

麥格雷戈總結(jié)了這項(xiàng)研究的核心問題：“太陽活動(dòng)不會(huì)消除地球大氣層，反而會(huì)形成美麗的極光，因?yàn)槲覀冇泻窈竦拇髿鈱雍蛷?qiáng)大的磁場(chǎng)來保護(hù)我們的星球。但比鄰星的耀斑要強(qiáng)大得多，而且我們知道它有位于宜居帶的巖石行星。這些耀斑對(duì)它們的大氣層有什么影響？是否有如此巨大的輻射和粒子通量導(dǎo)致大氣層發(fā)生化學(xué)改變，甚至可能被完全侵蝕？”

這項(xiàng)研究是首次使用毫米波觀測(cè)來揭示耀斑物理的新視角的多波長(zhǎng)研究。結(jié)合使用全 12 米陣列和 7 米阿塔卡馬緊湊陣列進(jìn)行的 50 小時(shí) ALMA 觀測(cè)，共報(bào)告了 463 次耀斑事件，能量范圍從 1024 到 1027 爾格。耀斑本身是短暫事件，持續(xù)時(shí)間從 3 到 16 秒不等。

“當(dāng)我們用 ALMA 觀測(cè)耀斑時(shí)，我們看到的是電磁輻射——各種波長(zhǎng)的光。但從更深層次來看，這種無線電波長(zhǎng)耀斑也為我們提供了一種追蹤這些粒子特性的方法，并了解恒星釋放了什么，”MacGregor 說。為此，天文學(xué)家對(duì)恒星所謂的耀斑頻率分布進(jìn)行了描述，以便繪制出耀斑數(shù)量與其能量的關(guān)系。

通常，該分布的斜率趨向于遵循冪律函數(shù)：較小（能量較低）的耀斑發(fā)生頻率較高，而較大、能量較高的耀斑發(fā)生頻率較低。比鄰星經(jīng)歷了如此多的耀斑，以至于該團(tuán)隊(duì)在每個(gè)能量范圍內(nèi)都檢測(cè)到了許多耀斑。此外，該團(tuán)隊(duì)能夠量化恒星最高能量耀斑的不對(duì)稱性，描述耀斑的衰減階段比初始爆發(fā)階段長(zhǎng)得多。

無線電和毫米波段的觀測(cè)有助于限制與這些耀斑及其相關(guān)粒子相關(guān)的能量。麥格雷戈強(qiáng)調(diào)了 ALMA 的關(guān)鍵作用：“毫米波耀斑似乎更為頻繁——它與我們?cè)诠鈱W(xué)波長(zhǎng)下看到的冪律不同。因此，如果我們只觀察光學(xué)波長(zhǎng)，就會(huì)錯(cuò)過關(guān)鍵信息。ALMA 是唯一一款靈敏度足夠高、可以進(jìn)行這些測(cè)量的毫米波干涉儀。”

編譯自/ScitechDaily