壞消息:繞行紅矮星的行星可能沒有生命的原材料

哈勃太空望遠鏡和歐洲南方天文臺(ESO)的超大型望遠鏡的最新研究正在打擊人們尋找生命的熱情。這兩個望遠鏡的觀測表明,在以紅矮星為中心的恆星系中,生命所需的原材料可能很少。

如果原材料不存在,這可能意味著我們在其他恆星的宜居帶中發現的許多系外行星是不適合居住的。

從地球的角度來看,我們很容易認為大多數恆星都很像我們的太陽。它又大又黃又亮,我們在夜空中看到的星星大部分都是一樣的。但那只是個幻覺。事實上,最常見的恆星類型是紅矮星。

紅矮星比我們的太陽更小、更冷,它們佔我們銀河系中恆星的75%。這意味著銀河系中大約75%的行星是圍繞紅矮星運行的。

就尋找生命而言,這可能是個大問題。

壞消息:繞行紅矮星的行星可能沒有生命的原材料

紅矮星AU Microscopii(AU Mic.)的想象圖

為了瞭解紅矮星和生命原料的問題,讓我們來看看我們的太陽和太陽系。

恆星是由被稱為分子云的大量氣體和塵埃形成的。當引力作用時,物質聚集在雲的中心。最終,在足夠多的物質聚集後,密度和壓力變得如此之大,以至於聚變點燃了,一顆恆星誕生了。形成的恆星類型取決於恆星的初始質量。

在我們的銀河系中,大多數時候誕生的是一個紅矮星。在更罕見的情況下,像我們的太陽這樣的恆星誕生了。雲中殘留的物質以原行星盤的形式環繞恆星,最終形成像行星、小行星和彗星這樣的物體。恆星系接下來發生的事情可能在很大程度上取決於中心的恆星類型。

壞消息:繞行紅矮星的行星可能沒有生命的原材料

原行星盤的圖解。行星從恆星形成的剩餘分子云中合併而成。在這個吸積盤中有行星形成和潛在生命所必需的基本元素。

隨著時間的推移,地球形成並冷卻下來。在我們早期的太陽系中有大量的彗星和小行星,它們含有大量的水、冰和有機化合物。在很長一段時間裡,這些彗星中的許多撞擊過地球,沉積了它們的水和化學物質。大多數科學家認為,這是地球獲得大部分水的地方,也是生命所需的化學物質。

問題是:這在紅矮星太陽系中會發生嗎?

在我們的太陽系中,我們的太陽相當穩定。它爆發併發射日冕物質拋射,但總體上是相對穩定的。太陽做了它的事,行星和彗星也做了它們的事。但是紅矮星是不同的。

來自哈勃望遠鏡和紅矮星AU Microscopii的VLT的新觀察結果顯示出不同的情況。Au Micro是一顆非常年輕的恆星,只有1200萬年的歷史,還不到太陽年齡的1%。所以我們在看一個年輕的恆星和恆星系的形成年代。這些觀測顯示,大量快速移動的物質球橫掃年輕的恆星系。

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兩張望遠鏡圖像顯示一團物質在六年內移動了多遠

到目前為止,他們已經看到了六個這樣的球狀物質,它們正在迅速侵蝕環繞這顆年輕恆星的氣體和塵埃的圓盤。根據一份新聞稿指出,這些球形物質“通過將小顆粒-可能含有水和其他揮發物-推出系統,起到了掃雪機的作用。”而且似乎發生的很快。觀測結果表明,整個原行星盤僅在150萬年內就會消失。

加州奧克蘭尤里卡科學公司的卡羅爾·格雷迪(Carol Grady)是哈勃望遠鏡的聯合研究員,她解釋說:“這些觀測結果表明,紅矮星周圍可能很少有含水的行星,因為所有運送水和有機物的較小的天體都會隨著圓盤的挖掘而被炸燬。”

如果這些球體正在清除年輕的恆星系中的水,那麼彗星就不會包含水冰,而這些水冰最終會撞向年輕的行星並提供水並幫助它們適合居住。有機化學物質也是生命的原料,如果它們被迅速清除,那麼在紅矮星周圍的行星上的生命前景就會受到很大的打擊。

“磁盤的快速消散並不是我所預料的。”格雷迪說,“根據對更明亮恆星周圍的圓盤的觀察,我們曾預計較暗的紅矮星周圍的圓盤會有更長的時間跨度。在這個系統中,圓盤會在恆星兩千五百萬年前消失。“

科學家們還不能確定這些斑點到底是什麼以及它們從哪裡來的。顯而易見的答案是恆星本身,但科學家們還不確定AU Microscopii之間的關係是什麼。但是通過觀察,科學家們已經瞭解到了一些關於斑點的東西。

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左側圖像中的長方體高亮顯示圓盤上方和下方的一塊材質。哈勃太空望遠鏡成像光譜儀(STIS)於2018年拍攝了這張照片。右邊的STIS特寫圖像第一次顯示了滴狀材料中的細節,包括一個環狀結構和一個蘑菇形狀的帽子。

斑點的移動速度在每小時14500公里到43500公里之間,足以逃脫恆星的引力控制。目前,它們的距離從大約15億公里到88億公里以上。

這些斑點也有結構。其中一個在盤的平面上有一個蘑菇狀的蓋子,在盤的下面有一個環狀結構。這些功能可能會提供線索,說明是什麼驅動了斑點。亞利桑那州圖森斯圖爾德天文臺的聯合研究員格林·施耐德(Glenn Schneider)說:“這些結構可能為這些斑點的形成機制提供線索。”

Au Micro在太空中有很好的位置可供觀測。它只有32光年遠,在南方的顯微鏡星座。大多數其他可觀察到的紅矮星在合適的條件下要遠得多。

施耐德說:“AU Mic是最理想的位置。但它只是大約三、四個紅矮星系統中的一個,它們具有星周碎片的已知星光散射盤。其他已知系統的距離通常是其他系統的6倍,因此,對我們在AU Mic中看到的這些磁盤中的功能類型進行詳細研究是很有挑戰性的。但是,要證實這種類型的斑點活動在其他紅矮星系統,必須對其他系統進行詳細研究。

對其他紅矮星系統的一些觀測已經完成,天文學家已經在這些系統中發現了類似的團塊活動。

格雷迪說:“這表明AU Mic並不是唯一的。”事實上,您可以認為,因為它是最接近這種類型的系統之一,所以它不太可能是唯一的。

太陽系早期形成的恆星類型,以及圓盤中的條件,似乎是生命形成的關鍵。如果有75%的行星圍繞著紅矮星運行,而那些紅矮星正在散發出能從恆星系中除去水和有機化學物質的斑點,那麼那裡的任何岩石行星都將永遠保持乾燥和無生命的狀態。

但是,當涉及到尋找生命的時候,並不是所有的事情都是暗淡的。我們希望生命是罕見的。這正好證實了這一點。

無論如何,仍然有其他25%的恆星,以及像我們的太陽一樣的數以百萬計的恆星。


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