佔宇宙恆星數量3/4的紅矮星,為什麼周圍不能誕生生命?


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佔宇宙恆星數量3/4的紅矮星,為什麼周圍不能誕生生命?

發表在《arXiv》上的一篇論文顯示,中國科學院國家天文台的一個研究小組和法國天文學家合作,利用興隆天文台的地基廣角相機(GWAC);

在距離地球471光年的位置發現了一顆超冷矮星超強的耀斑爆發,這顆恆星被稱為SDSS J013333.08+003223.7,這次新發現的事件被命名為GWAC 181229A。

恆星耀斑指的是在短時間內恆星大氣局部區域大量釋放能量的現象,引起局部溫度升高,輻射增強,並伴隨著超強的帶電粒子輻射。

這次事件是有史以來人類在超冷恆星中探測到的最大爆發。超級耀斑爆發後輻射的能量介於(5.56?9.25)×10^27 焦耳之間,相當於數十顆原子彈同時爆炸。

‘這次發現的爆發可以讓我們更加地了解超冷矮星表面和磁場之間的相互作用。對我們研究這類恆星有很大的幫助。

超冷矮星其實就是們常說的M型恆星,也就是紅矮星,它們是宇宙中質量最低、顏色最暗、溫度最低的一類恆星。

因為它們的質量介於太陽質量的8%到40%之間,而SDSS J013333.08+003223.7的質量只有太陽的0.3倍,表面溫度2430°C以下,相比之下太陽的表面溫度為5500攝氏度。

以往我們認為這類恆星非常溫和,燃燒速度緩慢,不會出現像這麼高強度的能量釋放,是生命誕生最理想的母恆星,但是現在的發現告訴我們,紅矮星已經不適合生命生存了。

為什麼我們之前認為紅矮星是生命誕生的主要恆星?也是地外生命大量存在的主要場所?

有兩個原因,一是紅矮星的數量非常龐大;二是紅矮星的壽命非常長,長到不可思議。

先說第一點,恆星這種核聚變的天體,它的顏色、光度和壽命只與質量相關。因此根據質量和光譜的不同我們將宇宙中所有的恆星分為了以下的種類。

但是你知道嗎? M型恆星的數量占到了宇宙恆星數量的3/4,可以說宇宙中有4顆恆星,其中三顆就是質量很少、溫度很低的紅矮星。

剩下的1/4的恆星中有99.5%屬於K、G、F、A、B(一部分)型恆星,而質量最大、最藍、溫度最高的0型恆星、以及部分B型恆星只占到了5%。

這類恆星死亡後會發生超新星爆發,有些核心會變成中子星有些會變成黑洞,其餘的都會經歷行星狀星雲,核心收縮成白矮星。

所以說按照M型恆星在宇宙中的數量,我們會認為這裡的地外生命會更加豐富。

第二點,M型恆星的壽命長到不可思議,質量最小的紅矮星它的壽命能達到20萬億年,這是啥概念?這個時間相當於宇宙年齡的一千五百倍。

像SDSS J013333.08+003223.7這樣的紅矮星壽命至少在數万億年,這樣的母恆星壽命對於生命來說,簡直太完美了。

因為我們知道,地球上的生命從最簡單的單細胞,到現在的人類花費了至少45億年,這個時間相當漫長,而我們的太陽現在已經年過中旬,壽命只剩下60億年了;

更為嚴重的是,在10年後,由於太陽核心溫度的升高核聚變的加劇,它的光度會比現在強10%,到時就會造成地球氣溫過高,無法生存,所以就算我們把地球環境保護的好好的,最多也只有10億年的時間。

但是紅矮星並沒有這樣的困擾,它的壽命動輒萬億年,所以如果有生命出現、進化在紅矮星系統中,那麼它們的就會有絕對的優勢。

再加上我們以前認為,紅矮星的有害輻射更低,也有利於生命的誕生進化。

但是現在的發現,讓我們開始思考,紅矮星並不像我們以前認為的是生命的伊甸園。

因為在紅矮星的周圍想要讓一顆行星上有液態水和合適的溫度,那麼這顆行星和紅矮星的距離必須非常近,甚至比水星和太陽的距離還要近。

在如此近的距離上這顆行星才能獲得足夠的溫度。但是如果紅矮星也會像我們太陽一樣爆發超強的能量輻射,那麼這樣的爆發時間會殺死宜居帶上可能存在的任何生命。

所以紅矮星就這樣被排除在了可能存在生命的母恆星行列,這對科學家來說是一件壞消息,這意味著佔了宇宙恆星數量3/4的紅矮星,並沒有地外生命,大大減小了宇宙誕生生命的可能。

所以在未來尋找地外生命的過程中,我們會將更多的目光停留在類太陽恆星上。

2020年的一篇論文也證實了這樣的觀點,這篇論文的研究對像也是一個紅矮星,而且你非常熟悉這顆恆星,它就是距離地球只有4.1光年的比鄰星。雖然離地球很近,但它的亮度很低,所以在地球上我們用肉眼看不到這顆恆星。

2016年的時候,我們在比鄰星的宜居帶發現了一顆行星,這顆行星是一顆岩石行星,質量是地球的1.5倍,可以說這顆行星非常適合生命的誕生和進化。

因此一直以來科學家認為,系外生命可能就在我們家門口,但是2020年的時候,我們在比鄰星上同樣也觀察到了超強的能量爆發事件(恆星耀斑),論文作者認為這樣的短時間的強輻射足以殺死比鄰星B上的任何生命。

所以排除了系外生命就在家門口的觀點,也讓一直以來被認為是生命伊甸園的紅矮星變成了生命的地獄。

這次中國科學家又在SDSS J013333.08+003223.7上發現更強的耀斑事件,所以宇宙中的生命並沒有我們之前想像的那麼普遍。

論文:

SVOM / GWAC系統檢測到的超冷恆星的ΔR?9.5 mag超耀斑

arxiv.org/abs/2012.14126