距离我们只有7.8光年的红矮星"狼359"（Wolf 359）可能孕育着行星，但是极端的X射线和紫外线辐射使得行星难以栖息。只有远离恒星、拥有浓厚温室气体大气层的行星才有机会维持生命。 频繁发生的X射线耀斑增加了这一挑战，很可能在生命诞生之前就将宜居带行星的大气层剥离。
这幅插图描述了一项新研究，研究对象是来自附近红矮星沃尔夫 359 的强烈 X 射线和紫外线辐射如何影响潜在的系外行星。 研究人员利用钱德拉和XMM-牛顿的数据发现，只有具有浓厚温室气体大气层的遥远行星才有可能支持生命的存在。 图片来源：NASA/CXC/SAO/M.Weiss
环绕其他恒星运行的行星可能会面临极端的太空天气、 根据一项利用美国国家航空航天局的钱德拉X射线天文台和欧洲航天局的XMM-牛顿的数据进行的新研究。 这项研究考察了X射线辐射如何影响宇宙中最常见类型恒星周围的潜在系外行星。
天文学家发现，行星要想有机会支持生命，就需要像地球一样有一个厚厚的温室气体大气层，并且要远离其主恒星，以避免有害辐射。
认识狼 359：一颗近邻红矮星
所研究的恒星之一Wolf 359 是一颗红矮星，质量约为太阳的十分之一。 红矮星是宇宙中最丰富的恒星，可以燃烧数十亿年，理论上有足够的时间孕育生命。 狼359距离我们太阳系仅7.8光年，也是距离我们太阳系最近的恒星之一。
天体物理学中心（Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian，CfA）的斯科特-沃尔克（Scott Wolk）领导了这项研究，他说："狼359可以帮助我们揭开恒星和宜居性的秘密。它离我们如此之近，又属于如此重要的一类恒星--这是一个绝佳的组合。"
寻找狼359周围的系外行星
由于红矮星是最常见的恒星类型，天文学家们一直在努力寻找它们周围的系外行星。 天文学家利用光学望远镜发现了一些证据，证明有两颗行星围绕着狼 359 运行，但这些结论受到了其他科学家的质疑。
沃克补充说："虽然我们还没有证据证明沃尔夫359周围有行星，但它似乎很有可能拥有多颗行星。这使它成为研究行星在这种恒星周围会经历什么的绝佳试验台。"
沃克和他的同事们利用钱德拉和XMM研究了稳定的X射线和极紫外线（UV）辐射--紫外线辐射中能量最高的一种--狼359会对它周围可能存在的行星释放出多少辐射。
这幅来自钱德拉的图像与 XMM-Newton 数据一起被用来研究来自狼 359 的 X 射线和紫外线辐射如何影响潜在的系外行星。 研究人员发现，只有具有浓厚温室气体大气层的遥远行星才可能仍然适合居住。 图片来源：NASA/CXC/SAO/S.Wolk 等；图片处理：NASA/CXC/SAO/N： NASA/CXC/SAO/N. 沃克
他们发现，狼 359 产生了足够多的有害辐射，只有大气中含有二氧化碳等温室气体的行星--与恒星的距离相对较大才有可能维持生命。
"仅仅远离恒星的有害辐射还不足以让它适合居住，"合著者、同样来自CfA的维奈-卡夏普（Vinay Kashyap）说。"狼359周围的行星还需要像地球一样被温室气体覆盖。"
为了研究高能辐射对候选行星宜居性的影响，研究小组考虑了恒星的宜居带--恒星周围行星表面可能存在液态水的区域。
由于红矮星的亮度比太阳低得多，因此狼 359 的宜居带外部界限约为地球与太阳之间距离的 15%。 这个系统的两颗候选行星都不在狼 359 的宜居带内，一颗离恒星太近，另一颗则太远。
这段视频显示的是一颗年轻、低质量、相对较冷的恒星，叫做红矮星，就像狼 359。 由于年轻，这颗恒星非常活跃，每天都会发生几次耀斑。 这些耀斑的温度非常高，喷出的质量相当于一个小月球。 在恒星周围，我们可以看到一颗质量与地球大致相同的行星。 由于恒星温度很低，这颗行星需要非常靠近它的主恒星--只有 250 万到 500 万英里--才有可能在其表面保持一定的温度，从而产生液态水。 相比之下，地球绕太阳运行的距离约为 9300 万英里。
该研究报告的合著者、意大利巴勒莫国家天体物理研究所的伊格纳齐奥-皮利特里（Ignazio Pillitteri）说："如果内行星真的存在，那么它所受到的X射线和极端紫外线辐射将在大约一百万年内摧毁这颗行星的大气层。"
研究小组还考虑了辐射对宜居带内尚未发现的行星的影响。 他们得出的结论是，像地球这样位于宜居带中部的行星应该能够维持大气层近 20 亿年，而靠近外缘的行星则可以在温室气体变暖效应的帮助下无限期地维持下去。
X射线耀斑： 生命的致命障碍
对于围绕像狼星359这样的恒星运行的行星来说，另一个巨大的危险来自X射线耀斑，即在恒星每天稳定输出的X射线之外，偶尔爆发出的明亮X射线。 结合钱德拉和XMM-牛顿的观测结果，我们发现狼359在3.5天内发生了18次X射线耀斑。
根据这些观测到的耀斑推断，研究小组预计在更长的时间内会发生威力更大、破坏性更强的耀斑。 稳定的 X 射线和紫外线辐射以及耀斑的综合影响意味着，任何位于宜居带的行星都不太可能有足够长的大气层，以形成和存活我们在地球上所知道的多细胞生命。 宜居带的外缘是个例外，如果这颗行星有明显的温室效应的话。
这些发现已在马里兰州国家港举行的美国天文学会第245次会议上公布，并准备在科学杂志上发表。
美国宇航局位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心负责监督钱德拉 X 射线天文台计划。 史密森天体物理天文台的钱德拉 X 射线中心在马萨诸塞州的剑桥负责管理科学运营，在马萨诸塞州的伯灵顿负责管理飞行运营。
编译自/ScitechDaily