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恒星永不会改狂躁个性 小恒星耀斑危及地球生命

http://www.kexue.com 2011-02-07 08:44:16 新浪科技  发表评论
这是一幅示意图,显示一颗红矮星正发生一次耀斑现象,前景中是一颗假想的行星

这是一幅示意图,显示一颗红矮星正发生一次耀斑现象,前景中是一颗假想的行星

  科学网讯 北京时间2月6日消息,长久以来,科学家们一直都很清楚,恒星的“童年”是狂暴的。它们会产生巨大的耀斑。不过最终,当它们进入“成年”——主序星阶段后,便会安静下来,不再那么具破坏性。对此,我们应当心怀感激,因为若不是那样,强烈的耀斑活动将对地球上的生物圈产生严重的破坏。而一项最新的研究显示,有些恒星永远都不会改掉狂躁的个性,个头最小的恒星却往往具有最大的破坏性。

  此项研究采用了由哈勃空间望远镜执行的“人马天窗凌星系外行星搜索”(SWEEPS)计划的数据。这项研究的设计方案是:在2006年的连续7天时间内对20万颗恒星进行重复成像,从而找到可能由行星掩星造成的恒星亮度变化。然而,由于这项计划中观测了太多的红矮星,以至于该项目的负责人,来自空间望远镜研究所的拉切尔·奥斯登(Rachel Osten)得以运用这些数据推算出这种小光度恒星表面的耀斑发生频率。

  研究小组最终筛选出了100次恒星耀斑,其中一些使恒星的整体亮度上升了10%。观测到的耀斑现象大都转瞬即逝,平均持续约15分钟。有部分恒星多次发生耀斑事件。这些耀斑事件并非集中于年轻恒星的身上,处于演化阶段后期的恒星同样如此,其中包括几颗变星,它们似乎显示更多的耀斑现象。

  “我们发现变星表面出现耀斑的概率要比一般恒星大1000倍,”亚当·科瓦尔斯基(Adam Kowalski)说。“变星自转通常很快,这可能说明它可能位于快速绕转的双星系统之中。如果一颗恒星表面有某种‘斑点’,也就是表面的暗区,当恒星自转时,我们就能察觉由它引起的轻微亮度变化。这种暗区其实就是大片的黑子区域,其成因和磁场活动有关。磁力线穿出恒星表面,构成一个磁隔离区,从而阻止热量对流的产生,因此黑子区域的温度要比周围表面低一些。而黑子区域磁场能量的瞬间释放,会造成耀斑现象的发生。因此,如果我们发现某颗恒星表面有‘暗区’,就说明它表面存在大型黑子活动区,正是在这部分恒星表面,我们观测到了较多的耀斑事件。”

  矮星会发生较多的耀斑事件,部分原因可能是它们拥有深层对流区。这一点可以从其化学成分中缺乏锂元素得到验证。深层对流将锂元素带至恒星内部深处,那里的高温足以将其破坏。这种大规模的带电粒子流会造成巨大的磁场。随着自转,磁力线将互相缠绕,当达到一定的紧绷度时,磁力线冲出恒星表面,形成黑子现象。最后两个半球的极性相反的黑子群相互抵消,从而回归最初的低能态,进入新的黑子周期。这种抵消将释放巨大的能量,这些能量加热恒星外层大气,产生紫外线、X射线甚至伽马射线辐射,并形成带电高能粒子抛射。在某些极端的情况下,磁力线不会简单的突出恒星表面,而是向外抛射,同时带出大量的恒星大气物质,形成“日冕物质抛射”(CME)现象。

  这中恒星更强的磁场意味着更多、更大的黑子。奥斯登说:“太阳黑子覆盖的太阳表面积仅占太阳总面积的不到1%,而在红矮星上,这一比例可以高达50%。”(晨风)

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