对遥远恒星耀斑的新观察可能有助于寻找可居住的行星

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艺术家对TRAPPIST-1系统的描绘。鸣谢:美国宇航局/JPL加州理工学院

（）据科罗拉多大学博尔德分校（丹尼尔·斯特兰）：天体物理学家利用詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)近距离观察了一颗不稳定的恒星。

在一项新的研究中，一个国际研究小组对TRAPPIST-1恒星周围爆发的四次太阳耀斑进行了详细的调查，Trapp ist-1是一个距离地球约40光年的小型活跃天体。这些发现可以帮助科学家寻找遥远的行星，或“系外行星”，类似于我们的地球，甚至可能支持生命。

“由于JWST，这是有史以来第一次我们能够在其他恒星周围寻找行星，这些恒星具有你可以在地球、金星或火星周围找到的那种次级大气，”这项新研究的主要作者、科罗拉多大学博尔德分校天体物理学和行星科学系的美国宇航局萨根研究员沃德·霍华德说。

然而，这种狩猎可能会有点棘手。

霍华德解释说，科学家们计划用韦伯望远镜探索的大多数小而多岩石的世界都围绕着一类叫做M矮星或红矮星的恒星运行。它们是银河系中最具爆炸性的恒星。以TRAPPIST-1为例，它拥有七颗已知的行星。这颗恒星比木星大不了多少，但它每天都会发出几次巨大的耀斑，或明亮而强大的能量爆发，将辐射传播到遥远的太空。相比之下，地球的太阳大约一个月才经历一次类似大小的耀斑。

因此，观察红矮星周围的行星有点像在有脉冲灯光的舞蹈俱乐部里给朋友拍照。

在他们的新研究中，霍华德和他的同事认为他们已经找到了部分解决方案。使用韦伯望远镜，有史以来发射到太空的最先进的望远镜，该小组记录了TRAPPIST-1在大约27小时内爆发的一系列耀斑。研究人员开发了一种数学方法，将这些耀斑发出的光与恒星的正常辐射分开。这有点像使用滤镜去除智能手机照片中的眩光。

结果呢？行星及其大气层的潜在清晰图像。

“如果我们想更多地了解系外行星，”霍华德说，“了解它们的恒星真的很重要。”

这项研究已经在《天体物理学杂志》上发表，并在出版前发布在arXiv网站上。蒙特利尔大学的Olivia Lim和David Lafrenière在望远镜运行的第一年获得了研究中使用的观测数据，这是一项名为NEAT Collaboration的工作的一部分。



2017年9月，地球太阳爆发了一次大规模的太阳耀斑。鸣谢:美国宇航局/GSFC/太阳动力学观测站

珍贵的行星

科学家们已经关注TRAPPIST-1很长时间了。

这颗恒星，从银河系的角度来看，离地球并不太远，却是一座行星金矿:它拥有三个小型岩石世界，位于研究人员所谓的“可居住区”——理论上，在恒星周围的区域，水可能存在于行星表面。天体物理学家正在使用韦伯望远镜，看他们能否嗅出这些行星周围的大气痕迹。(Lim最近领导的一项研究没有在名为TRAPPIST-1 b的系统中的一颗行星周围检测到大气的痕迹)。

“只有少数恒星系统中我们有机会寻找这种类型的大气，”霍华德说。"这些行星中的每一颗都非常珍贵。"

霍华德指出，由于像TRAPPIST-1的七个世界这样的系外行星非常遥远，天体物理学家只能在它们从明亮的恒星面前经过时才能观察到它们。但是当一颗恒星像TRAPPIST-1一样混乱时，那就变得困难了。

“如果你不考虑耀斑，你可能会探测到大气中并不存在的分子，或者弄错大气中物质的数量，”他说。

敏锐的观察

这也是为什么霍华德和他的同事们想近距离观察特拉普斯特1号的原因之一。

利用韦伯望远镜，研究人员首次在特定波长的红外光中观察到了来自遥远恒星的耀斑——这是韦伯望远镜特别擅长观察的一种辐射。该团队的数据捕捉到了这四个耀斑在几个小时内演变的精致细节，它们变得越来越亮，然后达到峰值，又变得暗淡。

该小组还能够将TRAPPIST-1耀斑发出的光与该恒星的日常发光区分开来。根据这些数据，研究小组能够从他们的观察中去除耀斑中大约80%的光。

霍华德指出，这些数字并不完美，但该团队的结果应该有助于天体物理学家收集关于TRAPPIST-1的七颗行星的更清晰、更准确的数据。研究人员可以将他们相同的方法应用于其他靠近地球的类似恒星系统。

“有了TRAPPIST-1，我们有一个非常好的机会来看看红矮星周围的地球大小的行星会是什么样子，”霍华德说。