利用ALMA，天文學家發現比鄰星經常產生高能毫米波長耀斑，這可能會顯著改變或剝離其宜居帶行星的大氣層。比鄰星距離我們僅四光年多一點，是我們最近的恆星鄰居，也是一顆高度活躍的 M 矮星。
藝術家對比鄰星恆星耀斑的概念圖。圖片來源：NSF/AUI/NSF NRAO/S. Dagnello
雖然人們早已在可見光波段觀察到比鄰星頻繁的耀斑，但最近一項使用阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列 (ALMA) 的研究表明，比鄰星在射電和毫米波段也表現出強烈的活動。這些觀測為其耀斑的粒子驅動性質提供了新的見解，並提出了有關該恆星對其周圍行星宜居性影響的重要問題。
據了解，比鄰星的宜居帶內至少有一顆可能宜居的地球大小的行星。與太陽耀斑一樣，比鄰星的耀斑會在整個電磁波譜中釋放能量，並釋放出被稱為恆星高能粒子的高能粒子爆發。
這些耀斑的強度和頻率可能對附近的行星構成嚴重威脅。如果威力足夠大，它們會侵蝕行星大氣層，奪走臭氧和水等關鍵成分，並可能導致這些星球無法居住。
由科羅拉多大學的 Kiana Burton 和約翰霍普金斯大學的 Meredith MacGregor 領導的天文學家團隊利用檔案數據和新的 ALMA 觀測數據研究了比鄰星的毫米波長耀斑活動。比鄰星體積小、磁場強，表明其整個內部結構可能都是對流的——不像太陽，它既有對流層，也有非對流層。因此，這顆恆星的活躍程度要高得多。
它的磁場變得扭曲、緊張，最終斷裂，向外發射能量和粒子流，天文學家觀察到了耀斑。
麥格雷戈總結了這項研究的核心問題：「太陽活動不會消除地球大氣層，反而會形成美麗的極光，因為我們有厚厚的大氣層和強大的磁場來保護我們的星球。但比鄰星的耀斑要強大得多，而且我們知道它有位於宜居帶的岩石行星。這些耀斑對它們的大氣層有什麼影響？是否有如此巨大的輻射和粒子通量導致大氣層發生化學改變，甚至可能被完全侵蝕？」
這項研究是首次使用毫米波觀測來揭示耀斑物理的新視角的多波長研究。結合使用全 12 米陣列和 7 米阿塔卡馬緊湊陣列進行的 50 小時 ALMA 觀測，共報告了 463 次耀斑事件，能量範圍從 1024 到 1027 爾格。耀斑本身是短暫事件，持續時間從 3 到 16 秒不等。
「當我們用 ALMA 觀測耀斑時，我們看到的是電磁輻射——各種波長的光。但從更深層次來看，這種無線電波長耀斑也為我們提供了一種追蹤這些粒子特性的方法，並了解恆星釋放了什麼，」MacGregor 說。為此，天文學家對恆星所謂的耀斑頻率分布進行了描述，以便繪製出耀斑數量與其能量的關係。
通常，該分布的斜率趨向於遵循冪律函數：較小（能量較低）的耀斑發生頻率較高，而較大、能量較高的耀斑發生頻率較低。比鄰星經歷了如此多的耀斑，以至於該團隊在每個能量範圍內都檢測到了許多耀斑。此外，該團隊能夠量化恆星最高能量耀斑的不對稱性，描述耀斑的衰減階段比初始爆發階段長得多。
無線電和毫米波段的觀測有助於限制與這些耀斑及其相關粒子相關的能量。麥格雷戈強調了 ALMA 的關鍵作用：「毫米波耀斑似乎更為頻繁——它與我們在光學波長下看到的冪律不同。因此，如果我們只觀察光學波長，就會錯過關鍵信息。ALMA 是唯一一款靈敏度足夠高、可以進行這些測量的毫米波干涉儀。」
編譯自/ScitechDaily
