艺术家构想的比邻星爆发剧烈恒星耀斑。Credit: NRAO/S. Dagnello
据美国物理学家组织网（by Evan Gough, Universe Today）：红矮星有某种威胁性。人类的眼睛已经习惯了我们仁慈的黄色太阳，以及它照耀在我们这个充满生机的星球上的温暖光线。但是红矮星看起来喜怒无常，脾气暴躁，甚至有不祥的预感。
在很长一段时间里，它们可能是平静的，但随后它们可能会猛烈爆发，向任何可能在附近星球上立足的生命发出警告。
红矮星(M矮星)是银河系中最常见的恒星类型。这意味着大多数系外行星围绕红矮星旋转，而不是像我们的太阳一样漂亮、行为良好的G型恒星。随着天文学家更详细地研究红矮星，他们发现，就系外行星的可居住性而言，红矮星可能不是最佳的恒星宿主。多项研究表明，红矮星可以猛烈爆发，释放出足够强大的辐射，使附近的行星无法居住，即使它们牢牢地处于潜在的可居住区。
但是仍然有很多天文学家不了解红矮星和它们的野性。一项新的研究检查了177颗M矮星，以更好地了解它们的长期可变性。研究人员发现，红矮星的行为比想象的更复杂，即使是最平静的红矮星也比太阳更狂野。
这项研究名为“M矮星的恒星活动特征”。I .大样本中的长时间尺度可变性和新周期的检测该论文将发表在《天文学和天体物理学》杂志上，并可在预印服务器arXiv上获得。主要作者是Lucile Mignon，她是格勒诺布尔阿尔卑斯大学和法国国家科学研究中心(CNRS)的博士后研究员。)
所有的星星在某种程度上都是可变的。太阳遵循11年的周期，在此期间，我们恒星表面的太阳黑子数量有增有减。都和磁场活动有关。但是可居住性取决于长期周期。生命在比几年更长的时间框架内前进。地球上的生命花了数十亿年才真正开始。
这是天体物理学家对红矮星及其长期可变性感兴趣的原因之一。大约35亿年前，地球上出现了生命，但复杂的生命只是在大约5.4亿年前的寒武纪大爆发期间才真正出现。如果生命一般遵循相似的时间框架，红矮星的可变性会阻止生命延续吗？
观察红矮星并得出任何结论都是一项艰巨的挑战。我们可以非常详细地观察我们的太阳，尤其是在最近几年。一队宇宙飞船——包括帕克太阳探测器、太阳轨道器、太阳和日光层轨道器等——致力于对其进行详细监测。我们也观察了太阳及其活动很长一段时间。
不幸的是，我们无法在极长的时间内监测到单个的红矮星。相反，研究人员不得不用跨越几十年左右的数据集来凑合。在这项新的研究中，Mignon和她的合作者检查了HARPS(高精度径向速度行星搜索器)从2003年到2020年观察到的1.77亿颗矮星。这个时间尺度内的活动包含了这些恒星在更长时期内如何表现的线索。
HARPS本质上是一个摄谱仪，这项研究的作者从它那里收集了红矮星的色球发射。色球辐射来自恒星的磁场活动，而不是它的融合。发光是磁场活动的产物，因此研究发光意味着研究恒星的色球。该小组还分析了红矮星的光度特征以及色球辐射。
研究红矮星可变性的困难源于我们有限的长期数据。“明确识别一个周期需要测量显示其在几个周期内的重复。这需要长时间的数据，”他们解释道。
缺少了这些，研究人员就有了他们称之为“季节”的想法。"通过识别单个恒星的季节，他们可以更好地分析数据. "他们解释说:“我们将这些季节定义为150天的区间(尽可能平均旋转调制)，至少有五次观测(150天是M矮星旋转周期的典型最大限制)，在150天的区间内，观测间隔短于40天。”。
确定了57颗恒星的子样本。
结果表明，可变性是M矮星的一个决定性特征。研究人员写道:“我们发现大多数恒星都有显着的可变性，即使是最安静的恒星也是如此。”“我们样本中的大多数恒星(75%)表现出长期可变性，这主要通过线性或二次可变性来表现，尽管真实行为可能更复杂。”(线性可变性更简单，二次可变性暗示一个周期。)
研究人员在他们的样本中发现了从几年到20多年的周期。但他们很快指出，他们的发现有局限性，他们的研究只是更好地了解红矮星的第一步。对于许多恒星来说，有强烈的迹象表明长期的可变性是存在的。“……如果采样更好，采样更好的恒星可能会表现出更复杂的行为，”他们写道。但是，他们的结果仍然是“……然而，表明长期可变性的强烈存在，并表明这些恒星具有强烈的长期可变性，这在寻找系外行星时很重要。”
可能有多层周期和可变性相互影响，使得恒星的行为非常难以解读。作者写道，他们令人困惑的行为“……可能是由于同时在不同时间尺度下复杂的潜在可变性”。
研究人员说，即使他们的数据有限，他们也取得了进展。“即使时间覆盖对一些恒星来说不够，但是，我们的数据可以用来估计一个最小的循环周期(如果存在的话)。”但是有些结论现在还无法得出。他们的分析“……不足以保证信号是周期性的，甚至是准周期性的。”
对于红矮星的可居住性，目前还没有一个明确的答案。正如这项研究暗示的那样，红矮星之间可能有太多的可变性，以至于它们永远无法预测。但是不要打赌科学会揭示更多的细节。
红矮星燃烧是有据可查的。有史以来探测到的最强大的恒星耀斑来自一颗红矮星。2019年，比邻星(Proxima Centauri)，一颗红矮星和我们最近的恒星邻居，发出了比耀斑前光度亮14000倍的耀斑，只需要几秒钟就能发出那么亮的耀斑。系外行星比邻星b位于恒星的潜在宜居带，如此明亮的耀斑可能会消除行星上存在生命甚至液态水的可能性。即使比邻星每100万年或更长时间才会如此明亮地闪烁一次，这也可能会消除生命存在的可能性。
在其他星球上寻找生命或可居住性不可避免地包括对红矮星的关注。它们的丰富性意味着需要更深入的研究。最终，我们认为可以居住的许多行星，如着名的TRAPPIST-1行星，只是受到了来自其红矮星宿主的太多辐射。它们的变量越多，生命就越不可能在红矮星周围的系外行星上持续存在甚至繁衍。
ALMA 观测行星形成的尘埃遗址
PDS 70的伪彩色合成图像。左面板显示了之前在0.87毫米处的ALMA观测结果，右面板显示了3毫米处的新ALMA观测值。合成图像将毫米/亚毫米连续图像与ALMA（红色）、W.M.Keck天文台的红外连续图像（绿色）和VLT拍摄的氢发射线的光学图像（蓝色）相结合。图像显示，ALMA观测到的尘埃排放在Keck和VLT探测到的行星外形成了环状结构。在3毫米的波长处，可以明显看到粉尘排放集中在西北方向（图像的右上角）。来源：uux.cn/ALMA（ESO/NAOJ/NRAO），W.M.Keck天文台，VLT（ESO），K.Doi（MPIA）（神秘的地球uux.cn）据ALMA望远镜：阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）通过在刚刚形成的行星轨道外检测到高浓度的尘埃颗粒（一种行星形成材料），成功地观测到了行星形成的地点。由Kiyoaki Doi领导的一个国际研究小组，当时是日本国家天文台（NAOJ）/高级研究生大学SOKENDAI的博士生，目前是马克斯·普朗克天文学研究所的博士后，用ALMA对一颗名为PDS 70的年轻恒星周围的原行星盘进行了3毫米波长的高分辨率观测。该天体拥有两颗已知的行星，新的ALMA观测揭示了行星轨道外尘埃颗粒的局部积聚。这一发现表明，已经形成的行星为行星积累了物质，并促进了下一颗行星的潜在形成。这项工作有助于揭示由多个行星组成的行星系统的形成过程，如太阳系。这篇题为“ALMA波段3观测揭示的PDS 70盘的不对称尘埃积聚”的文章已被《天体物理学杂志快报》接受发表。它可以在arXiv预印本服务器上找到。迄今为止，已经在太阳系内外发现了5000多颗行星。在某些情况下，它们组成了由多个行星组成的行星系统。这些行星被认为起源于围绕年轻恒星的原行星盘中的微米级尘埃颗粒。然而，这些尘埃颗粒是如何在局部积累并导致行星系统形成的，目前尚不清楚。PDS 70是唯一已知的在原行星盘内具有已形成行星的天体，这一点已通过光学和红外观测得到证实。揭示该天体中尘埃颗粒的分布将有助于深入了解已经形成的行星如何与周围的原行星盘相互作用，并可能影响随后的行星形成。之前对0.87毫米ALMA的观测揭示了行星轨道外尘埃颗粒的环形排放。然而，发射源可能在光学上很厚（不透明，近侧的灰尘颗粒会遮挡后面的灰尘颗粒），观察到的发射分布可能无法准确反映灰尘颗粒的分布。由Kiyoaki Doi领导的研究人员使用ALMA在3mm波长下对PDS 70周围的原行星盘进行了高分辨率观测。3mm处的观测值在光学上更薄（更透明），从而更可靠地提供了尘埃颗粒的分布。3毫米的新观测结果显示，与之前的0.87毫米观测结果不同，尘埃排放集中在行星外尘埃环内的特定方向。这表明，尘埃颗粒是行星的组成部分，在狭窄的区域积聚并形成局部团块。行星外的尘埃团表明，已经形成的行星与周围的星盘相互作用，将尘埃颗粒集中在轨道外缘的一个狭窄区域。这些聚集的尘埃颗粒被认为会生长成一颗新行星。行星系统的形成，就像太阳系一样，可以通过重复这个过程从内到外依次形成行星来解释。这项工作通过观测捕捉了已经形成的行星如何与周围环境相互作用并触发下一颗行星的形成，有助于我们理解行星系统的形成。领导这项工作的Kiyoaki Doi说：“天体由多个组件组成，每个组件都发射不同波长的辐射。因此，在多个波长下观察同一物体可以提供对目标的独特视角。“在PDS 70中，行星是在光学和红外波长下发现的，而原行星盘是在毫米波长下观察到的。这项工作表明，即使在ALMA的观测波长范围内，星盘也表现出不同的形态。“这突显了跨不同波长观测的重要性，包括使用ALMA进行多波长观测。使用不同望远镜在不同观测设置下观测目标的多个组成部分对于全面了解整个系统是必要的。”
TESS发现土星大小的系外行星TOI
TOI-4994在30（上）、10（中）和2（下）分钟节奏下的TESS光曲线，结合了6个不同的扇区。来源：uux.cn/Rodriguez等人，2024。（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（Tomasz Nowakowski）：利用美国国家航空航天局的凌日系外行星勘测卫星（TESS），一个国际天文学家团队探测到一颗围绕一颗遥远恒星运行的新系外行星。这个新发现的外星世界被命名为TOI-4994b，它很温暖，比土星稍小。这一发现发表在12月3日预打印服务器arXiv上的一篇研究论文中。迄今为止，TESS已经确定了7300多颗候选系外行星（TESS感兴趣的天体，或TOI），其中571颗已被确认。自2018年4月发射以来，该卫星一直在对太阳附近约20万颗最亮的恒星进行调查，目的是寻找凌日系外行星，从小型岩石世界到气态巨星。现在，由马萨诸塞州剑桥市哈佛-史密森天体物理中心（CfA）的Romy Rodriguez领导的一组天文学家证实了TESS监测到的另一个TOI。他们在TOI-4994的光曲线中发现了一个凌日信号，这是一颗与太阳大小和质量相当的G型恒星，距离约1079光年。该信号的行星性质得到了使用地面望远镜（包括Las Cumbres天文台全球望远镜（LCOGT））的后续观测的证实。研究人员解释说：“在TESS的第12区首次检测到一个周期为21.5天的凌日信号，随后通过地面的后续光度测定得到了证实。”。这颗新发现的行星的半径约为0.76木星半径，其质量估计为0.28木星质量，其密度与土星相似，为0.78 g/cm3。TOI-4994b每21.5天绕其宿主运行一次，距离宿主0.15天文单位，其平衡温度约为717.6 K。因此，TOI-4994b的性质与土星相似，可以归类为温暖的土星系外行星。一般来说，已知的温暖土星的数量仍然相对较少，因为迄今为止发现的这类行星不到20颗，这使得TOI-4994 b成为该样本的有价值的补充。该论文的作者指出，TOI-4994 b的性质也表明，其历史是由行星间的散射和可能的合并形成的。然而，为了证实这一点，还需要进一步的观察。他们补充说，这颗行星是后续恒星倾角测量的良好候选者。当谈到母恒星TOI-4994（也称为TIC 277128619）时，它的半径约为1.05太阳半径，而它的质量与太阳相当。这颗恒星估计有63亿年的历史，有效温度为5640 K，金属丰度为0.165 dex。
