今年8月,天文学家宣布在距离太阳最近的恒星——半人马座比邻星(Proxima Centauri)周围,发现了一颗地球大小又处在宜居带内的行星,称为比邻星b。乍一看,比邻星跟我们的太阳似乎没有任何相似之处。这是一颗又小又冷的红矮星,质量只有太阳1/10,光度仅有太阳的1/1000。然而,最新的研究显示,比邻星在一个出人意料的方面表现出了类似太阳的特性:它表面的恒星黑子有着规律的周期性变化。
跟太阳黑子一样,恒星黑子是恒星表面的暗斑,那里的温度要比周围的区域略低一些。这些黑子由磁场驱动。一颗恒星由被称为等离子体的电离气体构成。磁场能够限制等离子体的流动,从而产生出黑子。恒星磁场的变化能够影响恒星黑子的数量及其分布。我们的太阳经历着一个11年的活动周期。在太阳活动极小期,太阳表面上几乎看不到黑子。
而到了太阳活动极大期,平均来说,太阳表面通常会有超过100个黑子,覆盖整个太阳不到1%的表面。
一项新研究发现,半人马座比邻星也经历着类似的活动周期,从极大期到下一个极大期要持续7年时间。然而,它的活动周期要剧烈很多。同一时间,恒星表面至少有1/5被黑子覆盖。并且,按照恒星大小的相对比例来说,这些黑子中有一些也要比太阳黑子大得多。
检测到半人马座比邻星的恒星活动周期,这让天文学家感到惊讶,因为人们预期这颗恒星的内部构造与太阳的内部结构极为不同。在太阳靠外侧的1/3内部结构中,物质发生着一种翻滚运动,称为对流,就像水壶中烧开的热水,同时太阳更内层的结构仍然能够保持相对平静的状态。这两个区域的旋转速度存在差异。许多天文学家认为,这一差异产生的剪切应力才是产生太阳磁场活动周期的原因。
相反,作为一颗小小的红矮星,比邻星内部的对流运动应该会直接深入到最核心。因此,它应该不会出现有规律的活动周期才对。
研究合作者、同样来自史密松的杰里米·德雷克(Jeremy Drake)说,“半人马座比邻星存在活动周期,证明我们不像曾经以为的那样,已经理解了恒星磁场如何产生。”至于比邻星的活动周期是否会影响比邻星b这颗行星潜在的宜居性,这项研究并未有所涉及。
有理论指出,恒星耀斑或者恒星风都可能冲刷这颗行星,剥离它可能拥有的大气层,而耀斑和星风都受到恒星磁场的驱动。在这种情况下,比邻星b可能会像月球一样——尽管处在宜居带内,却完全不适合生命生存。
研究合作者史蒂夫·萨尔(Steve Saar)说,“或许还要等上很久,我们才有可能对比邻星b进行直接观测。在那之前,我们最好的办法就是研究这颗恒星,然后把这些信息代入到有关恒星-行星相互作用的理论中去。”这项研究最近在线发表在《皇家天文学会月报》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)上。