哈勃观察到“愤怒”的恒星和大气层正在蒸发的行星

莫心海


【正见网2023年08月02日】

【编者注】宇宙的浩渺对人类永远是个迷,无从知道其实质。现代天文学所认识到的只是用现代高科技捕捉到的天体在人类空间能观察到的变化瞬间,科学家抓住这一刻的观测数据,提出理论,假说,象盲人摸象,难以窥探到整体和其本质所在。如果只在人类这个空间去探索宇宙的奥秘,终归是竹篮打水一场空。希望读者从现代天文的发现中,能思考宇宙、人体、生命的真正意义何在。

据太空网2023年7月29日报导,距离我们的太阳系仅约 32 光年(从宇宙角度来说非常近),一颗名为 AU Microscopii 的红矮星正在折磨着它自己的一颗行星 AU Microscopii b。这头恒星巨兽似乎正在用它的高能辐射一点一点地吞噬行星的大气层。

一颗行星在红矮星前面凌日的艺术家想象图。在靛蓝色中,行星的大气层似乎正在被“吹散”。 (图片来源:NASA、ESA、约瑟夫·奥尔姆斯特德 (STScI))

科学家们于2023年7 月 27 日宣布,NASA 哈勃太空望远镜让他们对这场星际噩梦有了重要的新视角。在某种程度上,哈勃的这些新结果可能会对天文学领域产生双重影响:它们可以告诉我们系外行星正在经历某种大气蒸发,同时也让我们更好地了解可能不断剥夺这些大气层的恒星。

AU Mic b 的直径仅为地球的四倍,不幸的是,它距其恒星仅约 600 万英里(960 万公里)——这个恒星被归类为红矮星,一类宇宙中最极端的恒星体。例如,研究表明,即使像这颗红矮星一样最安静的例子,也比我们炽热的太阳更狂野。但这还不是全部。更让事情变得更加激烈的是,AU Mic 是最年轻的恒星之一,这加剧了它的活力。

哈勃新发现研究的第一作者、达特茅斯学院的系外行星研究员基斯利·洛克利夫 (Keighley Rockliffe) 告诉 太空网:“它有2300 万年的历史,非常非常年轻,基本上是一颗幼儿恒星。” “恒星天文学家很兴奋,因为 AU Mic 是红矮星(银河系中最常见的恒星类型)年轻时、暴躁时期的一个例子。”

由于哈勃位于地球轨道上,它可以通过捕捉星光来识别遥远的行星何时在其宿主恒星和地球之间经过(这种现象被称为行星凌日)。

当行星凌日时会使恒星暂时变得暗淡,提醒任何正在观察的人,一定有什么东西造成了光线的减弱。事实上,这种推导机制实际上就是科学家们在 2020 年开始定位 AU Mic b 的方法。NASA 的斯皮策和 苔丝(TESS) 太空望远镜首先观测到了它。

当洛克利夫和其他研究人员用哈勃望远镜观察 AU Mic b 时,他们看到的不仅仅是常规的凌日星光变暗。与这种变暗相关的一些光波告诉他们,导致亮度下降的物质比行星本身深得多。而且,这种物质似乎远远先于行星凌日。缩小视场后,看起来 AU Mic b 的过渡时间比预期要早得多,而且有一些不稳定的古怪模式。

唯一的解释是他们所观察的行星物质距离地核如此之远,以至于它们逃离了行星。或者正如洛克利夫所说,它一定是“被吹走了!”

“我记得当我第一次用哈勃数据创建这颗行星的光变曲线时,发现凌日发生的时间远远早于预测的行星凌日,”她说。 “我立即想,‘好吧,我肯定犯了一个错误。’然而,无论我用不同的方法重新分析多少次,结果都是一样的。”

据推测,行星大气层的消失是由于红矮星的超高能耀斑(想想看,我们太阳的耀斑的一千倍)用辐射轰炸了行星。

尽管由于侵略性主星而导致的这种大气逃逸过程并不是什么新鲜事,但罗克利夫解释说,这一观察如此新颖的原因在于,这是科学家第一次在一颗普通的古老行星上目睹这种脱落现象。

罗克利夫解释说:“大气逃逸可能是大多数系外行星最有影响力的进化过程之一。”

从本质上讲,这项工作可以帮助科学家解码太阳系以外的世界是什么样子,它们居住在哪里,也许还可以创建指南来帮助我们写出它们的知识。

罗克利夫补充说,科学家仍在试图回答的问题之一是系外行星如何失去大气层。她说:“对于系外行星天文学家来说,除其他外,什么机制主要驱动这种大气逃逸?是来自恒星的强烈高能辐射的加热,还是新形成的炽热行星核心加热了从内到外的气氛?”

例如,关于最近在 AU Mic b 上观察到的大气逃逸现象,最奇怪的事情之一是它似乎不稳定。这几乎就像恒星有时心情不好并把这种情绪带到行星上一样,但其他时候,它只是令人不寒而栗。

关于这项工作的论文于 7 月 27 日发表在《天文学杂志》上。

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