一直以來,在尋找系外生命時,我們一直傾向於以地球的環境為標準。即所有符合生命存在條件必然是有一顆穩定的黃色恆星所照耀,上面有水、氣候溫和等等。這是無可厚非的,因為畢竟地球是一個生命延續了近40億年的地方。當我們想到其他星球的生命可能存在是,我們幾乎不可避免地會以自己的經歷為基準,以此來想象它們的生活。但是我們其實不應該這樣。
銀河系的恆星我們的太陽是一個g型的主序星,壽命約為100億年。它大約有50億年的歷史,已經為地球上的生命提供了近40億年的能量。g型主序星不是最豐富的,也不是最長壽的。它們只佔銀河系恆星數量的6%,壽命也只有100億年。
而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,完全是另一個數量級。它們的壽命很長,如果有合適的行星,它們可能會成為繁衍生命的理想恆星。但紅矮星可能會發生致命的輻射,它們瘋狂的能量輸出可能並不適合我們所知的生命存活。
比太陽更完美的恆星於是天文學家開始把另一種型別的主恆星稱為適居性恆星。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小矮人,也被稱為橙色小矮人,天文學上稱它們為“k -矮星”。
k -矮星處於恆星級別中間的最佳位置,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。並且K矮星的壽命在150到450億年之間,它們佔銀河系人口的13%,它們釋放的致命輻射只有M矮星的1 / 16。
這張圖表根據幾個重要的變數對這些恆星進行了比較。對於溫度更高的恆星來說,可能存在有生命的行星的宜居帶更寬。紅矮星M的壽命可以超過1000億年。K矮星的年齡從150億年到450億年不等。而且,我們的太陽只能持續100億年。恆星發出的有害輻射(對我們所知的生命而言)相對於太陽的強度是M矮星的80到500倍,而橙色K矮星的強度僅是前者的5到25倍。紅矮星佔銀河系人口的大部分,約73%。類日恆星只佔人口的6%,K矮星佔13%。當這四個變數平衡後,最適合孕育高階生命形式的恆星是K矮星。
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。他們是來自賓夕法尼亞州維拉諾瓦大學的愛德華·吉南和斯科特·恩格爾。吉南說,k -矮星是真正的適居性恆星,它處於‘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。K星,尤其是那些溫度較高的恆星,擁有世界上最好的恆星。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。”
在離我們太陽系100光年的半徑內,大約有1000顆k -矮星。觀察這些恆星的時機已經成熟。儘管它們的數量遠不如m -矮星多,但一些天文學家認為,在尋找可能適合居住的行星時,我們應該把注意力轉向k -矮星。
M矮星的宜居性m -矮星在生命適應性方面是有問題的。它們數量眾多,擁有許多系外行星,但它們是危險的。因為它們很小,所以它們的宜居帶非常近。
這意味著,在宜居地帶的任何行星都可能被潮汐鎖定,這將會極大減少生命存在的機會。你可以想象行星一邊是永遠的黑暗,另一邊是永遠的光明。這就造成了極端的溫差,凍結的一面會凍結大氣中的主要氣體,使永恆白天的一面變得乾枯貧瘠。
並且M -矮星是非常活躍和不穩定的。它們通常是耀斑星,因此它們猛烈的能量輸出可以很容易地在一顆行星的生命早期就將其大氣層剝離,並摧毀任何在這顆行星上立足的生物,有些耀斑可以在幾分鐘內使恆星的亮度加倍。
m -矮星還可能具有極其強大的磁場,可能會覆蓋任何圍繞它們執行的行星的保護性磁層。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。即使這種強烈的燃除和強大的磁場可以在m -矮星生命的後期穩定下來,到那時,位於宜居帶的行星已經失去了它們的大氣層。
生命的希望:K矮星這是一位藝術家對著名的的印象,這是一顆紅矮星,名為TRAPPIST-1系統,有7顆系外行星。儘管這些行星都是類地行星,其中有三顆位於宜居帶,但從TRAPPIST-1恆星上觀測到的燃除現象意味著不太可能存在生命。
不過k -矮星不會像m -矮星那樣經歷同樣的燃除和混亂的能量輸出。它們也缺乏同樣強烈的磁場,而正是磁場導致了m -矮星的不適宜居住。根據吉南的研究,k -矮星發出的致命x射線只有一些m -矮星的百分之一。
該研究還測量了冷G型恆星和K恆星樣本的年齡、自轉速度、x射線和遠紅外輸出的。他們在專案中附加使用了錢德拉x射線天文臺和xmm -牛頓衛星,主要是使用哈勃太空望遠鏡。因為哈勃對來自氫的紫外線輻射非常敏感,他們用這種敏感性來評估來自20顆k -矮星的輻射。
吉南和恩格爾發現,k星周圍的輻射水平比m矮星周圍的輻射危害小得多。K星的壽命也更長,因此宜居帶的遷移速度也更慢。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提供了充足的時間。在太陽的整個生命週期(100億年)中,K星的亮度只增加了約10-15%,這使得生物進化的時間跨度比地球上進化出更高階的生命形式要長得多。
我們已經知道一些k -矮星擁有系外行星,還有一些可能擁有系外行星,但我們不確定它們上面是否存在生命,K矮星的出現給了科學家新的希望,或許在未來我們能夠發現一顆足以讓人類延續的“未來星球”!