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距离我们仅 7.8 光年的红矮星「沃夫359」（Wolf 359）可能孕育着行星，但其极端的 X 射线和紫外线辐射，却让行星难以适合居住。只有远离恆星、并拥有浓厚温室气体大气层的行星，才有机会维持生命。频繁发生的 X 射线耀斑更增加挑战，很可能在生命诞生之前，就将宜居带行星的大气层剥离殆尽。

这幅算绘图描述一项新研究，研究对象是来自附近红矮星沃夫359 的强烈 X 射线和紫外线辐射，如何影响潜在的系外行星。研究人员利用钱德拉和 XMM-牛顿的数据发现，只有具有浓厚温室气体大气层的遥远行星，才有可能支持生命存在。(图片来源：NASA/CXC/SAO/M.Weiss)

环绕其他恆星运行的行星，可能会面临极端的太空天气。根据一项利用美国国家航空暨太空总署（NASA）钱德拉 X 射线天文台，以及欧洲太空总署（ESA）XMM-牛顿太空天文望远镜数据进行的新研究显示，X 射线辐射将会影响宇宙中最常见恆星周围的潜在系外行星。

天文学家发现，行星若想有机会支持生命，就需要像地球一样，拥有厚厚的温室气体大气层，并且必须远离其主恆星，以避免有害辐射侵袭。

认识沃夫359：近距离红矮星

本次研究的恆星之一「沃夫359」，是一颗红矮星，质量约为太阳的十分之一。红矮星是宇宙中最常见的恆星，可以燃烧数十亿年，理论上有足够时间孕育生命。沃夫359 距离我们的太阳系仅 7.8 光年，也是距离太阳系最近的恆星之一。

天体物理学中心（Center for Astrophysics | Harvard Smithsonian，CfA）的史考特·沃克（Scott Wolk）领导这项研究，他表示：「沃夫359 可以帮助我们揭开恆星和宜居性的秘密。它离我们如此之近，又属于如此重要的一类恆星 ── 这是一个绝佳的组合。」

寻找沃夫359 周围的系外行星

由于红矮星是最常见的恆星类型，天文学家持续努力寻找它们周围的系外行星。天文学家利用光学望远镜发现一些证据，证明有两颗行星环绕沃夫359 运行，但这些结论仍受到其他科学家的质疑。

沃克补充说：「虽然我们还没有证据证明沃夫359 周围有行星，但它似乎很有可能拥有多颗行星。这使其成为研究行星在这种恆星周围会经历什么的绝佳实验平台。」

沃克和他的同事们利用钱德拉和 XMM 研究稳定的 X 射线和极紫外线（UV）辐射 ── 紫外线辐射中能量最高的一种 ── 沃夫359 会对其周围可能存在的行星释放出多少辐射。

这幅来自钱德拉的影像与 XMM-Newton 数据一同被用来研究来自沃夫359 的 X 射线和紫外线辐射，如何影响潜在的系外行星。研究人员发现，只有具有浓厚温室气体大气层的遥远行星，才有可能仍然适合居住。(图片来源：NASA/CXC/SAO/S.Wolk 等；图片处理：NASA/CXC/SAO/N： NASA/CXC/SAO/N. 沃克)

他们发现，沃夫359 产生了足够多的有害辐射，只有大气层中含有二氧化碳等温室气体的行星，并且与恆星的距离相对较大，才有可能维持生命。

「仅仅远离恆星的有害辐射，还不足以让行星适合居住，」共同作者、同样来自 CfA 的维奈·卡夏普（Vinay Kashyap）说。「环绕沃夫359 的行星，还需要像地球一样被温室气体包覆。」

为了研究高能辐射对候选行星宜居性的影响，研究小组考量了恆星的宜居带 ── 恆星周围行星表面可能存在液态水的区域。

由于红矮星的亮度远低于太阳，因此沃夫359 的宜居带外部界线，约为地球与太阳之间距离的 15%。这个系统的两颗候选行星，皆未落在沃夫359 的宜居带内，一颗离恆星太近，另一颗则太远。

这段影片显示一颗年轻、低质量、相对较冷的恆星，称为红矮星，就像沃夫359。由于年轻，这颗恆星非常活跃，每天都会发生数次耀斑。这些耀斑的温度非常高，喷发出的质量相当于一颗小卫星。在恆星周围，我们可以看到一颗质量与地球大致相同的行星。由于恆星温度很低，这颗行星需要非常靠近其主恆星 ── 只有 250 万到 500 万英里 ── 才有可能在其表面维持一定温度，进而产生液态水。相比之下，地球绕太阳运行的距离约为 9300 万英里。

该研究报告的共同作者，义大利巴勒摩国家天体物理研究所的伊格纳齐奥·皮利特里（Ignazio Pillitteri）表示：「如果内行星真的存在，那么它所受到的 X 射线和极端紫外线辐射，将在大约一百万年内摧毁这颗行星的大气层。」

研究小组也考量了辐射，对于宜居带内尚未发现行星的影响。他们得出的结论是，像地球这样位于宜居带中部的行星，应该能够维持大气层近 20 亿年；而靠近外缘的行星，则可以在温室气体暖化效应的帮助下，无限期地维持下去。

X 射线耀斑：生命的致命阻碍

对于环绕像沃夫359 这样的恆星运行的行星而言，另一个巨大危险，来自 X 射线耀斑，也就是在恆星每日稳定输出的 X 射线之外，偶尔爆发出的明亮 X 射线。结合钱德拉和 XMM-牛顿的观测结果，我们发现沃夫359 在 3.5 天内发生了 18 次 X 射线耀斑。

根据这些观测到的耀斑推断，研究小组预期在更长时间内，将会发生威力更大、破坏性更强的耀斑。稳定的 X 射线和紫外线辐射，以及耀斑的综合影响意味着，任何位于宜居带的行星，都不太可能有足够长久的大气层，以形成和存活我们在地球上所知的多细胞生命。宜居带的外缘是个例外，前提是这颗行星具有显着的温室效应。

这些研究发现已在马里兰州国家港 (National Harbor) 举行的美国天文学会第 245 次会议上公布，并準备在科学杂誌上发表。

美国太空总署位于阿拉巴马州亨茨维尔 (Huntsville) 的马歇尔太空飞行中心，负责监督钱德拉 X 射线天文台计画。史密森尼天体物理天文台的钱德拉 X 射线中心，在麻萨诸塞州的剑桥负责管理科学运行，在麻萨诸塞州的伯灵顿负责管理飞行运行。

编译自 / ScitechDaily