新研究指即使是最平静的红矮星也比太阳更狂野

艺术家构想的比邻星爆发剧烈恒星耀斑。Credit: NRAO/S. Dagnello

（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（by Evan Gough, Universe Today）：红矮星有某种威胁性。人类的眼睛已经习惯了我们仁慈的黄色太阳，以及它照耀在我们这个充满生机的星球上的温暖光线。但是红矮星看起来喜怒无常，脾气暴躁，甚至有不祥的预感。

在很长一段时间里，它们可能是平静的，但随后它们可能会猛烈爆发，向任何可能在附近星球上立足的生命发出警告。

红矮星(M矮星)是银河系中最常见的恒星类型。这意味着大多数系外行星围绕红矮星旋转，而不是像我们的太阳一样漂亮、行为良好的G型恒星。随着天文学家更详细地研究红矮星，他们发现，就系外行星的可居住性而言，红矮星可能不是最佳的恒星宿主。多项研究表明，红矮星可以猛烈爆发，释放出足够强大的辐射，使附近的行星无法居住，即使它们牢牢地处于潜在的可居住区。

但是仍然有很多天文学家不了解红矮星和它们的野性。一项新的研究检查了177颗M矮星，以更好地了解它们的长期可变性。研究人员发现，红矮星的行为比想象的更复杂，即使是最平静的红矮星也比太阳更狂野。

这项研究名为“M矮星的恒星活动特征”。I .大样本中的长时间尺度可变性和新周期的检测该论文将发表在《天文学和天体物理学》杂志上，并可在预印服务器arXiv上获得。主要作者是Lucile Mignon，她是格勒诺布尔阿尔卑斯大学和法国国家科学研究中心(CNRS)的博士后研究员。)

所有的星星在某种程度上都是可变的。太阳遵循11年的周期，在此期间，我们恒星表面的太阳黑子数量有增有减。都和磁场活动有关。但是可居住性取决于长期周期。生命在比几年更长的时间框架内前进。地球上的生命花了数十亿年才真正开始。

这是天体物理学家对红矮星及其长期可变性感兴趣的原因之一。大约35亿年前，地球上出现了生命，但复杂的生命只是在大约5.4亿年前的寒武纪大爆发期间才真正出现。如果生命一般遵循相似的时间框架，红矮星的可变性会阻止生命延续吗？

观察红矮星并得出任何结论都是一项艰巨的挑战。我们可以非常详细地观察我们的太阳，尤其是在最近几年。一队宇宙飞船——包括帕克太阳探测器、太阳轨道器、太阳和日光层轨道器等——致力于对其进行详细监测。我们也观察了太阳及其活动很长一段时间。

不幸的是，我们无法在极长的时间内监测到单个的红矮星。相反，研究人员不得不用跨越几十年左右的数据集来凑合。在这项新的研究中，Mignon和她的合作者检查了HARPS(高精度径向速度行星搜索器)从2003年到2020年观察到的1.77亿颗矮星。这个时间尺度内的活动包含了这些恒星在更长时期内如何表现的线索。

HARPS本质上是一个摄谱仪，这项研究的作者从它那里收集了红矮星的色球发射。色球辐射来自恒星的磁场活动，而不是它的融合。发光是磁场活动的产物，因此研究发光意味着研究恒星的色球。该小组还分析了红矮星的光度特征以及色球辐射。

研究红矮星可变性的困难源于我们有限的长期数据。“明确识别一个周期需要测量显示其在几个周期内的重复。这需要长时间的数据，”他们解释道。

缺少了这些，研究人员就有了他们称之为“季节”的想法。"通过识别单个恒星的季节，他们可以更好地分析数据. "他们解释说:“我们将这些季节定义为150天的区间(尽可能平均旋转调制)，至少有五次观测(150天是M矮星旋转周期的典型最大限制)，在150天的区间内，观测间隔短于40天。”。

确定了57颗恒星的子样本。

结果表明，可变性是M矮星的一个决定性特征。研究人员写道:“我们发现大多数恒星都有显著的可变性，即使是最安静的恒星也是如此。”“我们样本中的大多数恒星(75%)表现出长期可变性，这主要通过线性或二次可变性来表现，尽管真实行为可能更复杂。”(线性可变性更简单，二次可变性暗示一个周期。)

研究人员在他们的样本中发现了从几年到20多年的周期。但他们很快指出，他们的发现有局限性，他们的研究只是更好地了解红矮星的第一步。对于许多恒星来说，有强烈的迹象表明长期的可变性是存在的。“……如果采样更好，采样更好的恒星可能会表现出更复杂的行为，”他们写道。但是，他们的结果仍然是“……然而，表明长期可变性的强烈存在，并表明这些恒星具有强烈的长期可变性，这在寻找系外行星时很重要。”

可能有多层周期和可变性相互影响，使得恒星的行为非常难以解读。作者写道，他们令人困惑的行为“……可能是由于同时在不同时间尺度下复杂的潜在可变性”。

研究人员说，即使他们的数据有限，他们也取得了进展。“即使时间覆盖对一些恒星来说不够，但是，我们的数据可以用来估计一个最小的循环周期(如果存在的话)。”但是有些结论现在还无法得出。他们的分析“……不足以保证信号是周期性的，甚至是准周期性的。”

对于红矮星的可居住性，目前还没有一个明确的答案。正如这项研究暗示的那样，红矮星之间可能有太多的可变性，以至于它们永远无法预测。但是不要打赌科学会揭示更多的细节。

红矮星燃烧是有据可查的。有史以来探测到的最强大的恒星耀斑来自一颗红矮星。2019年，比邻星(Proxima Centauri)，一颗红矮星和我们最近的恒星邻居，发出了比耀斑前光度亮14000倍的耀斑，只需要几秒钟就能发出那么亮的耀斑。系外行星比邻星b位于恒星的潜在宜居带，如此明亮的耀斑可能会消除行星上存在生命甚至液态水的可能性。即使比邻星每100万年或更长时间才会如此明亮地闪烁一次，这也可能会消除生命存在的可能性。

在其他星球上寻找生命或可居住性不可避免地包括对红矮星的关注。它们的丰富性意味着需要更深入的研究。最终，我们认为可以居住的许多行星，如著名的TRAPPIST-1行星，只是受到了来自其红矮星宿主的太多辐射。它们的变量越多，生命就越不可能在红矮星周围的系外行星上持续存在甚至繁衍。