哈勃觀察到「憤怒」的恆星和大氣層正在蒸發的行星

莫心海


【正見網2023年08月02日】

【編者注】宇宙的浩渺對人類永遠是個迷,無從知道其實質。現代天文學所認識到的只是用現代高科技捕捉到的天體在人類空間能觀察到的變化瞬間,科學家抓住這一刻的觀測數據,提出理論,假說,象盲人摸象,難以窺探到整體和其本質所在。如果只在人類這個空間去探索宇宙的奧秘,終歸是竹籃打水一場空。希望讀者從現代天文的發現中,能思考宇宙、人體、生命的真正意義何在。

據太空網2023年7月29日報導,距離我們的太陽系僅約 32 光年(從宇宙角度來說非常近),一顆名為 AU Microscopii 的紅矮星正在折磨著它自己的一顆行星 AU Microscopii b。這頭恆星巨獸似乎正在用它的高能輻射一點一點地吞噬行星的大氣層。

一顆行星在紅矮星前面凌日的藝術家想像圖。在靛藍色中,行星的大氣層似乎正在被「吹散」。 (圖片來源:NASA、ESA、約瑟夫·奧爾姆斯特德 (STScI))

科學家們於2023年7 月 27 日宣布,NASA 哈勃太空望遠鏡讓他們對這場星際噩夢有了重要的新視角。在某種程度上,哈勃的這些新結果可能會對天文學領域產生雙重影響:它們可以告訴我們系外行星正在經歷某種大氣蒸發,同時也讓我們更好地了解可能不斷剝奪這些大氣層的恆星。

AU Mic b 的直徑僅為地球的四倍,不幸的是,它距其恆星僅約 600 萬英裡(960 萬公裡)——這個恆星被歸類為紅矮星,一類宇宙中最極端的恆星體。例如,研究表明,即使像這顆紅矮星一樣最安靜的例子,也比我們熾熱的太陽更狂野。但這還不是全部。更讓事情變得更加激烈的是,AU Mic 是最年輕的恆星之一,這加劇了它的活力。

哈勃新發現研究的第一作者、達特茅斯學院的系外行星研究員基斯利·洛克利夫 (Keighley Rockliffe) 告訴 太空網:「它有2300 萬年的歷史,非常非常年輕,基本上是一顆幼兒恆星。」 「恆星天文學家很興奮,因為 AU Mic 是紅矮星(銀河系中最常見的恆星類型)年輕時、暴躁時期的一個例子。」

由於哈勃位於地球軌道上,它可以通過捕捉星光來識別遙遠的行星何時在其宿主恆星和地球之間經過(這種現象被稱為行星凌日)。

當行星凌日時會使恆星暫時變得暗淡,提醒任何正在觀察的人,一定有什麼東西造成了光線的減弱。事實上,這種推導機制實際上就是科學家們在 2020 年開始定位 AU Mic b 的方法。NASA 的斯皮策和 苔絲(TESS) 太空望遠鏡首先觀測到了它。

當洛克利夫和其他研究人員用哈勃望遠鏡觀察 AU Mic b 時,他們看到的不僅僅是常規的凌日星光變暗。與這種變暗相關的一些光波告訴他們,導致亮度下降的物質比行星本身深得多。而且,這種物質似乎遠遠先於行星凌日。縮小視場後,看起來 AU Mic b 的過渡時間比預期要早得多,而且有一些不穩定的古怪模式。

唯一的解釋是他們所觀察的行星物質距離地核如此之遠,以至於它們逃離了行星。或者正如洛克利夫所說,它一定是「被吹走了!」

「我記得當我第一次用哈勃數據創建這顆行星的光變曲線時,發現凌日發生的時間遠遠早於預測的行星凌日,」她說。 「我立即想,『好吧,我肯定犯了一個錯誤。』然而,無論我用不同的方法重新分析多少次,結果都是一樣的。」

據推測,行星大氣層的消失是由於紅矮星的超高能耀斑(想想看,我們太陽的耀斑的一千倍)用輻射轟炸了行星。

儘管由於侵略性主星而導致的這種大氣逃逸過程並不是什麼新鮮事,但羅克利夫解釋說,這一觀察如此新穎的原因在於,這是科學家第一次在一顆普通的古老行星上目睹這種脫落現象。

羅克利夫解釋說:「大氣逃逸可能是大多數系外行星最有影響力的進化過程之一。」

從本質上講,這項工作可以幫助科學家解碼太陽系以外的世界是什麼樣子,它們居住在哪裡,也許還可以創建指南來幫助我們寫出它們的知識。

羅克利夫補充說,科學家仍在試圖回答的問題之一是系外行星如何失去大氣層。她說:「對於系外行星天文學家來說,除其他外,什麼機制主要驅動這種大氣逃逸?是來自恆星的強烈高能輻射的加熱,還是新形成的熾熱行星核心加熱了從內到外的氣氛?」

例如,關於最近在 AU Mic b 上觀察到的大氣逃逸現象,最奇怪的事情之一是它似乎不穩定。這幾乎就像恆星有時心情不好並把這種情緒帶到行星上一樣,但其他時候,它只是令人不寒而慄。

關於這項工作的論文於 7 月 27 日發表在《天文學雜誌》上。

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