新的X射线研究提供了有关恒星系统可居住性的关键线索

时间：2021-07-03 09:52:08 来源：

GJ 176：拥有超过十亿年历史的类太阳恒星：X射线：NASA / CXC / Queens Univ。贝尔法斯特/ R。布斯等。插图：NASA / CXC / M。魏斯

新的研究表明，像太阳这样的老恒星相对较快地沉降，从而提高了在它们周围的行星上发展生命的前景。

一项新的X射线研究表明，在年轻的动荡之后，像太阳这样的恒星及其质量较轻的表亲会迅速平静下来。这一结果对绕此类恒星运行的行星的长期可居住性具有积极影响。

一组研究人员使用了来自NASA钱德拉X射线天文台和ESA的XMM-牛顿的数据，来观察类似于太阳的恒星的X射线亮度随时间的变化。恒星发出的X射线来自薄而热的外层，即电晕。通过对太阳X射线发射的研究，天文学家确定电晕是通过与恒星外层湍流运动和磁场相互作用相互作用的过程加热的。

高水平的磁活动会从恒星耀斑产生明亮的X射线和紫外线。强大的磁活动也可以从恒星表面产生强烈的物质喷发。如先前的研究（包括2011年和2013年报道的钱德拉研究）所指出的那样，这种高能辐射和喷发会影响行星，并可能破坏或破坏其大气层。

由于恒星X射线反映了磁活动，因此X射线观测可以告诉天文学家有关恒星周围高能环境的信息。这项新的研究使用了钱德拉和XMM-牛顿的X射线数据，表明像太阳这样的恒星及其质量较轻的表兄弟突然降低了X射线亮度。

具体来说，研究人员检查了24个质量类似于太阳或小于太阳且年龄超过10亿年的恒星。（就背景而言，太阳有45亿年的历史了。）观察到的X射线亮度的快速下降意味着高能活动的快速下降，这可能为任何绕行行星的生命形成和演化提供一个好客的环境。

毕业于雷切尔·布斯（Rachel Booth）的研究生说：“这对于绕太阳系恒星运行的行星的未来宜居性来说是个好消息，因为从恒星耀斑袭击这些世界的有害X射线和紫外线辐射的数量将比我们以前想象的要少。”英国贝尔法斯特女王大学的学生，领导了这项研究。

这个结果与其他最近关于年龄小于十亿年的类似太阳和质量较低的恒星的研究不同。这项新的研究表明，年长的恒星下降活动的速度比年幼的恒星下降快得多。

“我们已经听到了很多关于质量小于太阳的恒星的挥发性，例如TRAPPIST-1和Proxima Centauri，以及它们对维持行星生命的大气层有何不利影响，” Queen's的合著者Katja Poppenhaeger说大学和马萨诸塞州剑桥的哈佛史密森天体物理学中心（CfA）。“可以分享一些关于潜在可居住性的好消息令人耳目一新。”

为了了解恒星磁性活动水平随时间变化的速度，天文学家需要为许多不同的恒星确定准确的年龄。这是一项艰巨的任务，但是最近通过研究使用NASA开普勒和ESA的CoRoT任务对一颗恒星进行脉动的方式得出了新的精确年龄估算。这些新的年龄估算用于此处研究的24星中的大多数。

天文学家已经观察到，大多数恒星在年轻时具有很强的磁性，因为恒星正在快速旋转。随着旋转的恒星随着时间的流逝失去能量，恒星旋转得更慢，并且磁活动水平以及相关的X射线发射会下降。

女王大学的合著者克里斯·沃森说：“我们不确定到底为什么老恒星会相对快速地沉降下来。”“但是，我们知道，它至少在一种情况下成功地导致了生命的形成-在我们自己的太阳周围。”

一种可能是，较年轻的恒星旋转速度下降的速度更快。另一个可能性是，与较年轻的恒星相比，年龄较大，旋转较慢的恒星的X射线亮度随时间下降更快。

描述这些结果的论文已在《皇家天文学会月刊》上发表。其他共同作者是丹麦奥尔胡斯大学的Victor Silva Aguirre和CfA的Scott Wolk。

研究报告的PDF副本：超过千兆年的酷星的年龄活动关系得到改善

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