太陽是距離地球最近的恒星,而距離太陽系最近的恒星,則是處于4.2光年之外的比鄰星。2016年,科學家在比鄰星這個恒星系統内,發現了一顆處于宜居帶的行星-比鄰星b,這顆超級類地行星當時一度引起了科學界的“狂歡”,就像在自己家門口找到了新的宜居家園一樣,把比鄰星b視為人類最有希望移民的地外行星。
然而,從2018年以來,科學家通過持續對比鄰星進行觀測,發現了比鄰星存在着猛烈的恒星耀斑現象,給正在升溫的科學界“狂歡”潑了涼水。最近,科學家們又發現了比鄰星有觀測記錄以來,最強的一次耀斑,而且也是我們觀測到銀河系所有恒星中,所發生的最強一次耀斑,這無疑徹底淺滅了人類移居比鄰星b的夢想。
恒星内部由于時刻在發生劇烈的核聚變反應,持續向外釋放巨大的能量,因此恒星表層的大氣層會在高溫作用下發生強烈的電離,形成覆蓋恒星的等離子場。加上恒星磁場的存在,磁場的複雜結構會提升太陽大氣儲存更多的能量,當能量積聚到一定程度後,就會使得局部區域的溫度明顯高于其它區域,從而引發色球層的局部爆發,在突然發亮的同時,向外釋放巨量的X射線、質子粒子高能輻射。
耀斑是恒星活動中最為劇烈的一種現象,一般發生在恒星黑子群的上方。黑子越多、黑子群的結構和磁場極性越強,耀斑的規模和強度通常也就越大。耀斑的發生速率很快,幾分鐘内就可以形成,持續的時間從幾秒到幾個小時不等。像太陽發生一次中等規模的耀斑,所釋放出的能量,相當于百萬噸級别核彈的100億倍。
近期,科學家們通過全球多架射電望遠鏡,觀測到比鄰星出現了一次超強耀斑爆發,在紫外線波段,其亮度在瞬間增加了1.4萬倍,可見光的亮度也大幅增加。這使得本來很難用肉眼看到的紅矮星,可以被短暫地目睹到。
通過模型測算,此次比鄰星的耀斑爆發,其強度要比觀測到的太陽最大耀斑大100多倍,這次觀測,也是科學家們所觀測到的紅矮星最大耀斑,同時也是銀河系所發現的最強耀斑。
比鄰星為何出現這麼強的耀斑?比鄰星位于半人馬座,又名南門二,距離地球4.2光年,是太陽系外最近的一顆恒星。比鄰星的恒星系統,實際上是一個“三星系統”,分别命名為半人馬座α星A、B、C,我們通常所說的比鄰星,則是這“三星系統”中的一顆,即半人馬座α星C,這是一顆紅矮星,其視星等為11等,絕對星等也僅有15.5,亮度非常微弱,在地球上用肉眼基本上是觀察不到的。
為什麼比鄰星作為“三星系統”中亮度最小、體積也最小的恒星,會爆發這麼強烈的耀斑呢?科學家們解釋說,正是由于這顆紅矮星的質量很小,内部幾乎沒有輻射層,所有的恒星組成物質基本上都在對流層中活動,而且表面的物質活動也不怎麼活躍,相當于給内部核聚變的空間中加了一個“封閉”的蓋子,這樣的結果就是内部因核聚變所釋放的能量,很容易在表層以下積聚起來。
當内部所積聚的能量越來越多後,就有一定的幾率從恒星表面的某些“薄弱”區域噴射出來,這就像火山噴發一樣,下部能量積聚的時間越長、積聚的岩漿越多時,火山爆發往往就越劇烈。所以,對于紅矮星的耀斑爆發,通常情況下會比質量更大的黃矮星更加劇烈。而且噴射出來的能量,以高熱氣态等子流為主體,紫外線波段的高能電磁輻射在短時間内突然增強,在地球上比較容易用射電望遠鏡所捕捉到。
如果在比鄰星b這顆類地行星上,存在生命形式的話,那麼在比鄰星強烈的耀斑爆發下,自然會受到猛烈的沖擊。
威脅之一是嚴重破壞臭氧層。如果行星上擁有大氣層,而且其中含有臭氧層的話,那麼就會阻擋大量源自恒星的紫外線強輻射影響,從而保護着行星的生命體免受紫外線的傷害。在超級耀斑爆發之後,這些高能紫外線輻射,會加大對臭氧層的破壞,并且使臭氧層的恢複時間拉長。像比鄰星爆發如此規模的耀斑,或許會永久阻止臭氧層的形成,從而使行星地表接受紫外線輻射的水平達到超高的水平,從而超過一般生物所能生存的範圍。
威脅之二是行星大氣層将會被剝離。如果說小型的耀斑爆發,僅會對臭氧層産生沖擊,那麼如果大規模、強度極大的耀斑爆發,則會産生強烈的帶電粒子,猛烈的“恒星風”吹到行星上,大氣層的組成分子一方面會發生強烈的電離,另一方面在巨大能量輸入的情況下,大氣層的分子和離子将被極大加速,從而脫離行星引力影響,而逃逸到外界宇宙空間中。
所以,在距離比鄰星這顆紅矮星非常近的比鄰星b上,由于經常接受耀斑的“洗禮”,所以根本不具備生命形成和發展的穩定條件,也沒有可能會存在任何的生命形式。好在,地球距離比鄰星有4.2光年,雖然在整個可觀測宇宙範圍來看,這個距離非常小,不過由耀斑所釋放出來的高能輻射,在通過這個距離之後,也衰減得差不多了,到達地球之後,其輻射水平甚至還趕不上太陽耀斑所帶來的影響,而且地球還有濃密的大氣層、磁場以及臭氧層的保護,可以确保我們安枕無憂。
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