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年輕的類太陽恒星上的極端爆發標志著發展系外行星的惡劣環境

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年輕的類太陽恒星上的極端爆發標志著發展系外行星的惡劣環境


附近年輕恒星HD 283572耀斑的藝術表現 。圖片:CfA/Melissa Weiss
據哈佛-史密森天體物理中心（彼得·埃德蒙茲）：天文學家已經探測到一顆年輕恒星的極端爆發 ， 它在幾個小時內變得亮了100多倍 。這一發現為年輕的類太陽恒星在其生命早期的行為以及它們對任何新生行星發展的影響提供了新的見解 。
哈佛大學史密森天體物理中心（CfA）下屬的史密森天體物理天文臺（SAO）的研究人員利用HD 283572的亞毫米陣列（SMA）觀測結果領導了這一發現，HD 283572是一顆質量比大約400光年外的太陽大40%的恒星 。SMA是夏威夷莫納克亞山上的一組望遠鏡，專門用于探測毫米波 。
HD 283572不到300萬歲，比太陽年輕一千多倍，在這個年齡，類地行星開始在恒星周圍形成 。約書亞·貝內特·洛夫勒博士是一名SAO天文學家，也是CfA的SMA研究員，他領導的一個團隊正在使用SMA搜索年輕行星形成過程中產生的塵埃物質，這些行星在毫米或無線電波長下發出微弱但可檢測的光 。然而，他們發現了完全不同的東西 。
“我們驚訝地看到一顆普通年輕恒星發出異常明亮的閃光，”洛弗爾說 ?！斑@些波長的耀斑很少見，除了行星形成塵埃的微弱光芒外，我們沒有預料到會看到任何東西 ?！?br>恒星耀斑可以在不同波長的光線下將恒星的亮度提高數十倍或數百倍 。當恒星旋轉時 ， 它們的磁場會增強并形成磁能增強的區域 。就像發條上得太緊一樣 ， 儲存的磁能最終必須釋放 。對于恒星來說，這會產生強烈的帶電粒子加速度，穿過它們的表面 。
觀測這種耀斑的一個挑戰是，永遠無法準確知道恒星下一次可能耀斑的時間，在毫米波長下捕捉它們可能特別具有挑戰性 。
洛弗爾說:“HD 283572在我們發現它爆發之前似乎休眠了幾個月 。”“每次我們在這次耀斑后將SMA指向恒星時，我們什么也沒有看到 。我們的發現證實 ， 這些耀斑事件在毫米波長下很罕見，但對如此年輕的恒星來說，這些事件可能極其強大 。”

年輕的類太陽恒星上的極端爆發標志著發展系外行星的惡劣環境


年輕恒星HD 283572及其周圍區域的圖像 。大圖顯示了來自數字化巡天（DSS）的光學和紅外數據，HD 283572是圖像中間附近的亮星，由一個正方形突出顯示 。插圖顯示了2022年1月14日和17日以及2023年3月27日拍攝的以HD 283572為中心的亞毫米陣列（SMA）圖像 。中間面板中的紅色光源顯示了1月17日目睹的耀斑 。這顆恒星在另外兩天沒有被SMA探測到，在這里沒有顯示的另外五次SMA觀測中也沒有被探測到 。DSS圖像的跨度為20弧分（在HD 283572的400光年距離處為2.3光年），SMA圖像的跨度為24弧秒 。致謝:CfA/J. B. Lovell et al 。
研究小組測量了HD 283572耀斑的能量，發現在9個小時的時間里，它釋放的能量大約是太陽最近恒星鄰居上看到的任何毫米耀斑的100萬倍 。這是報道過的最強大的耀斑之一 。
這是一個巨大的事件，相當于在大約一毫秒內耗盡地球的全部核武庫，一次又一次，持續將近半天！“SAO研究員加勒特·基廷博士說，他是這項研究的第二作者和SMA項目科學家 ?！叭绻覀兛紤]到SMA沒有觀察到的恒星光的波長，我們預計它的能量甚至可能高出許多倍 。"
然而，由于只探測到一次耀斑，尚不清楚究竟是什么引發了此次事件 。
“這是一個真正的難題，可能有一系列機制在起作用 ?；⒄f:“與看不見的伴星或行星的相互作用或周期性的星點活動是兩種可能性，但毫無疑問的是這是一個多么強大的事件 。”“在這個系統中發展的任何潛在行星都將受到這次耀斑的強烈沖擊 。我不想在那里長大！”
這顆恒星年輕的年齡及其類似太陽的性質為任何年輕的發展中行星（如地球）可能經歷的典型環境提供了重要線索 。強大的耀斑會限制行星大氣層的增長或嚴重破壞已經形成的大氣層 。
進一步的觀測正在進行中 ， 以了解HD 283572發生耀斑活動的頻率以及這種年輕恒星周圍的耀斑是否會抑制行星大氣的增長 。
“我們現在正在開展一項新的SMA活動，以研究類似HD283572的年輕恒星 。它們多久爆發一次 ， 它們的典型特性是什么？通過將SMA數據與更長波長的觀測相結合 ， 我們還能夠探索耀斑的物理特性及其發射機制 。威廉瑪麗學院的大四學生拉米薩·阿克瑟·拉赫曼說:“我利用超大規模陣列的檔案數據研究過這個問題 ?！彼?023年夏季實習生，與勒韋爾博士一起參加了SAO的本科生研究體驗項目 。
研究結果發表在《天體物理學雜志快報》上 。