红矮星的行星是否宜居？

天文学家们最近发现，银河系中最常见的一类恒星——红矮星——或许并不是他们从前想象的那样危险。它们周围甚至有可能存在宜居带。这项研究即将发表在《皇家天文学会月报》上。

红矮星也被称为M型矮星，占银河系中恒星总数的约75%。相比于太阳，它们的温度低得多，体积也小得多。部分红矮星缺乏像太阳一样的内部分层，但它们内部活动很剧烈，自转速度也很快，因此它们很容易产生耀斑这样的极端磁场活动。在耀斑产生的同时，也会产生高能辐射。

图注：红矮星与其行星的想象图

图源：AIP / J. Fohlmeister

先前天文学家们认为，红矮星耀斑活动会剥离其行星的大气层，使得这些行星并不宜居。红矮星的表面温度比较低，其宜居带距离恒星很近，因为只有在这个区域水才能维持液态，因此这些行星也很脆弱，容易受到耀斑的影响。

近期，德国波茨坦莱布尼茨天体物理研究所的Ekaterina Ilin团队发现，红矮星的耀斑可能没有原先他们认为的那样致命。在NASA凌星系外行星勘测卫星（TESS）收集的数据中，他们搜寻M型矮星中持续时间超过其自转周期的超级耀斑，发现了四个例子。但与太阳耀斑常发生在赤道附近不同，在这四个例子中，耀斑都发生在M型矮星的高纬度区域。这意味着即使耀斑爆发，可能也不会影响到它们的行星。

极区耀斑

研究团队通过恒星的光变曲线来研究M型矮星。当耀斑发生的时候，光变曲线会产生明显的尖峰。由于他们着眼于研究持续时间超过恒星自转周期的耀斑，恒星的自转会改变耀斑特征的记录中留下“旋转印记”，研究者据此来定位恒星上耀斑发生的位置。

这些耀斑发生在纬度55° 至 81°间，而太阳的耀斑从来不在如此高纬度的区域发生。通常而言，太阳耀斑发生在距赤道30°以内。

图注：太阳动力学观测站记录的太阳耀斑

图源：NASA / GSFC / SDO

来自美国德州大学奥斯汀分校的Cynthia Froning认为，尽管该研究团队只发现了四例高纬度耀斑，但他们的结论“红矮星的耀斑更可能发生在高纬度”是有统计学意义的。假如红矮星的耀斑随机发生在表面各处，那么理论上他们分析的四个例子都发生在高纬度只有千分之一的概率。

宜居行星潜力股

如果M型矮星的耀斑总是在高纬度爆发，那么位于它们赤道平面内的行星就处于一个相对平静的环境而不会被耀斑爆发中的高能粒子波及。但是这样研究也有局限之处。研究团队只在可见光波段范围内研究耀斑，而在能量更高的波段，如紫外波段和X射线波段，耀斑的行为可能与他们的观测结果不同。如果在那些波段中耀斑还是发生在高纬度，那么这些M型矮星的行星就还是相对安全的。

随着巡天数据的增加，天文学家们将会发现更多的红矮星耀斑，进一步验证和扩充他们的结论。

责任编辑：邱煜欣

牧夫新媒体编辑部

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来源：牧夫天文