我們傾向於認為我們的地球環境是正常的。這是一個水汪汪的、溫和的世界,圍繞著一顆穩定的黃色恆星執行。幾乎不可避免的是,當我們想到生命可以生存的其它地方時,我們總是用自己的經驗作為基準。
我們的太陽是一顆G型主序恆星,壽命約為100億年。它大約已經有50億年的歷史了,已經為地球上的生命提供了近40億年的動力。G型主序星在宇宙中不是最豐富的,也不是壽命最長的。它們只佔銀河系恆星數量的6%,壽命也只有100億年。
銀河系中的大多數恆星(約73%)是紅矮星,即M矮星。M矮星比我們的太陽要冷,它們的宜居帶也更小。但是它們的壽命要長得多,比太陽長一個量級。如果有合適的行星,它們的長壽命可能使它們成為生命繁衍的理想恆星。但紅矮星很容易發生致命的耀斑,它們危險的能量輸出可能並不像我們所知道的那樣適合生命。
還有另一種型別的主恆星,天文學家開始把它們稱為適居性恆星。它們的數量比太陽還多,壽命也比太陽長,它們釋放的危險輻射也沒有M矮星那麼多。它們被稱為K矮星,也被稱為橙色矮星。
K矮星的壽命在150到450億年之間,它們佔銀河系恆星的13%,它們釋放的致命輻射只有M矮星的1/16。
在美國天文學會第235次會議上公佈的一項新研究中,兩名研究人員使用多臺望遠鏡調查了銀河系附近的一些G和k矮星。研究人員說:“K矮星處於最佳位置,其特性介於更稀有、更明亮、壽命更短的太陽型恆星(G星)和數量更多的紅矮星(M星)之間。如果你在尋找適合居住的行星,那麼K星的豐富會增加你找到生命的機會。”
在我們太陽系半徑100光年的範圍內,大約有1000顆K矮星,觀察這些恆星的時機已經成熟。儘管它們的數量遠遠少於M矮星,但一些天文學家認為,在尋找潛在的可居住行星時,我們應該將注意力轉移到K矮星上。
在生命適宜性方面,M矮星是有問題的。儘管它們很豐富,擁有很多系外行星,但它們很危險。因為它們很小,所以它們的可居住區很近。這意味著,在宜居地帶的任何行星都可能被潮汐鎖定,這可能會減少生命存在的機會。一邊是永遠的黑暗,另一邊是永遠的光明。這就造成了極端的、有問題的溫差,黑暗的一面會凍結大氣中的主要氣體,光明的那一面會變得乾枯貧瘠。
M矮星是非常有活力和不穩定的。它們經常是耀斑恆星,它們劇烈的能量輸出很容易在一顆行星生命早期就把它的大氣層剝離,並摧毀任何在這個星球上站穩腳跟的有機體。其中一些耀斑在幾分鐘內就能使恆星亮度加倍。
M矮星也可能有非常強大的磁場,可能會壓倒任何圍繞其執行的行星的保護性磁層。2013年的一篇論文研究了這些強大的磁場可能對任何可能適合居住的行星產生的影響。該研究稱,除了少數情況外,為了維持地球大小的磁氣圈,類地行星需要在比傳統的宜居帶更遠的軌道上執行.否則,如果它在可居住區內執行,它至少需要一個從幾G(高斯)到幾千G不等的磁場。
M矮星強大的磁場加上它們的爆發,幾乎可以肯定它們對生命是有害的。即使這種強烈的耀斑和強大的磁場可以在M矮星生命後期穩定下來,到那時處於可居住區的行星已經失去了它們的大氣層。
K矮星並不像M矮星那樣經歷耀斑和混亂的能量輸出。根據研究,K矮星發射的致命x射線只有一些M矮星的1/100。
這個專案測量了G和K恆星樣本的年齡、自轉速率以及X射線至遠紅外輸出。他們在該專案中使用錢德拉X射線天文臺和XMM-牛頓衛星,但他們嚴重依賴哈勃太空望遠鏡。哈勃望遠鏡對氫產生的紫外線非常敏感,他們利用這種敏感性來評估20顆K矮星發出的輻射。
研究發現,K星周圍的輻射水平遠低於M矮星周圍的輻射水平。K星的壽命也比太陽更長,因此可居住區的遷移也較慢。這使得K矮星成為尋找生命的理想場所,而這些恆星將為高度進化的生命在合適的行星上發展留出時間。在太陽100億年的整個生命週期中,K星的亮度只增加了大約10-15%,這使得生物進化成高階生命形式的時間跨度比地球上要長得多。
研究人員已經花了30年時間觀測不同型別的恆星。他們已經確定了恆星的型別、自轉、年齡、x射線和紫外線輻射之間的關係。這些資料是他們研究恆星的高能輻射如何影響行星大氣和生命前景的基礎。