年轻的类太阳恒星上的极端爆发标志着发展系外行星的恶劣环境

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附近年轻恒星HD 283572耀斑的艺术表现。图片:CfA/Melissa Weiss

（）据哈佛-史密森天体物理中心（彼得·埃德蒙兹）：天文学家已经探测到一颗年轻恒星的极端爆发，它在几个小时内变得亮了100多倍。这一发现为年轻的类太阳恒星在其生命早期的行为以及它们对任何新生行星发展的影响提供了新的见解。

哈佛大学史密森天体物理中心（CfA）下属的史密森天体物理天文台（SAO）的研究人员利用HD 283572的亚毫米阵列（SMA）观测结果领导了这一发现，HD 283572是一颗质量比大约400光年外的太阳大40%的恒星。SMA是夏威夷莫纳克亚山上的一组望远镜，专门用于探测毫米波。

HD 283572不到300万岁，比太阳年轻一千多倍，在这个年龄，类地行星开始在恒星周围形成。约书亚·贝内特·洛夫勒博士是一名SAO天文学家，也是CfA的SMA研究员，他领导的一个团队正在使用SMA搜索年轻行星形成过程中产生的尘埃物质，这些行星在毫米或无线电波长下发出微弱但可检测的光。然而，他们发现了完全不同的东西。

“我们惊讶地看到一颗普通年轻恒星发出异常明亮的闪光，”洛弗尔说。“这些波长的耀斑很少见，除了行星形成尘埃的微弱光芒外，我们没有预料到会看到任何东西。”

恒星耀斑可以在不同波长的光线下将恒星的亮度提高数十倍或数百倍。当恒星旋转时，它们的磁场会增强并形成磁能增强的区域。就像发条上得太紧一样，储存的磁能最终必须释放。对于恒星来说，这会产生强烈的带电粒子加速度，穿过它们的表面。

观测这种耀斑的一个挑战是，永远无法准确知道恒星下一次可能耀斑的时间，在毫米波长下捕捉它们可能特别具有挑战性。

洛弗尔说:“HD 283572在我们发现它爆发之前似乎休眠了几个月。”“每次我们在这次耀斑后将SMA指向恒星时，我们什么也没有看到。我们的发现证实，这些耀斑事件在毫米波长下很罕见，但对如此年轻的恒星来说，这些事件可能极其强大。”



年轻恒星HD 283572及其周围区域的图像。大图显示了来自数字化巡天（DSS）的光学和红外数据，HD 283572是图像中间附近的亮星，由一个正方形突出显示。插图显示了2022年1月14日和17日以及2023年3月27日拍摄的以HD 283572为中心的亚毫米阵列（SMA）图像。中间面板中的红色光源显示了1月17日目睹的耀斑。这颗恒星在另外两天没有被SMA探测到，在这里没有显示的另外五次SMA观测中也没有被探测到。DSS图像的跨度为20弧分（在HD 283572的400光年距离处为2.3光年），SMA图像的跨度为24弧秒。致谢:CfA/J. B. Lovell et al。

研究小组测量了HD 283572耀斑的能量，发现在9个小时的时间里，它释放的能量大约是太阳最近恒星邻居上看到的任何毫米耀斑的100万倍。这是报道过的最强大的耀斑之一。

这是一个巨大的事件，相当于在大约一毫秒内耗尽地球的全部核武库，一次又一次，持续将近半天！“SAO研究员加勒特·基廷博士说，他是这项研究的第二作者和SMA项目科学家。“如果我们考虑到SMA没有观察到的恒星光的波长，我们预计它的能量甚至可能高出许多倍。"

然而，由于只探测到一次耀斑，尚不清楚究竟是什么引发了此次事件。

“这是一个真正的难题，可能有一系列机制在起作用。基廷说:“与看不见的伴星或行星的相互作用或周期性的星点活动是两种可能性，但毫无疑问的是这是一个多么强大的事件。”“在这个系统中发展的任何潜在行星都将受到这次耀斑的强烈冲击。我不想在那里长大！”

这颗恒星年轻的年龄及其类似太阳的性质为任何年轻的发展中行星（如地球）可能经历的典型环境提供了重要线索。强大的耀斑会限制行星大气层的增长或严重破坏已经形成的大气层。

进一步的观测正在进行中，以了解HD 283572发生耀斑活动的频率以及这种年轻恒星周围的耀斑是否会抑制行星大气的增长。

“我们现在正在开展一项新的SMA活动，以研究类似HD283572的年轻恒星。它们多久爆发一次，它们的典型特性是什么？通过将SMA数据与更长波长的观测相结合，我们还能够探索耀斑的物理特性及其发射机制。威廉玛丽学院的大四学生拉米萨·阿克瑟·拉赫曼说:“我利用超大规模阵列的档案数据研究过这个问题。”她是2023年夏季实习生，与勒韦尔博士一起参加了SAO的本科生研究体验项目。

研究结果发表在《天体物理学杂志快报》上。