哈勃望远镜看到一颗愤怒的恒星和一颗蒸发的行星 _恒星

一位艺术家描绘了一颗行星从一颗红矮星前经过。在靛蓝中，行星的大气似乎正在“爆炸”(图片来源:美国宇航局、欧空局、约瑟夫·奥姆斯特德(STScI))
据美国太空网（Monisha Ravisetti）：距离我们的太阳系大约32光年(从宇宙的角度来看，这是非常近的距离)的一颗愤怒的红矮星AU Microscopii正在彻底折磨它自己的一颗行星AU Microscopii b 。这颗恒星怪兽似乎正在用它的高能辐射一点一点地吞噬世界的大气层。退一步说，那边相当混乱。
但是，幸运的是，由于美国宇航局可靠的哈勃太空望远镜，科学家们周四(7月27日)宣布，他们获得了关于这个星际噩梦的重要新观点。在某种程度上，这些新的哈勃望远镜的结果可能对天文学领域有双重影响:它们可以告诉我们关于正在经历某种大气蒸发的系外行星，同时也让我们更好地了解那些可能不停地撕扯这些大气的恒星。
受到恐怖威胁的行星AU Mic b的直径只有地球的四倍，不幸的是，它的诞生距离它的恒星只有大约600万英里(960万公里)——一个恰好被归类为红矮星的球体，红矮星是我们宇宙中存在的最极端的星体之一。例如，研究表明，即使是像这样最安静的红矮星，也比我们炙热的太阳还要狂野。但这还不是全部。让事情变得更加紧张的是， AU Mic是最年轻的明星之一，这一事实加剧了它的激烈程度。
“它有2300万年的历史，非常非常年轻，基本上是一颗蹒跚学步的恒星， ”Keighley Rockliffe告诉Space.com，他是哈勃新发现研究的第一作者，达特茅斯学院的系外行星研究员。“恒星天文学家很兴奋，因为AU Mic是红矮星(银河系中最常见的恒星类型)年轻、暴躁岁月的一个例子。”
演绎的力量
基本上，由于哈勃位于地球轨道上，它可以通过捕捉星光来识别一颗遥远的行星何时在其恒星宿主和我们的星球之间穿过。
这样一个通道会让手边的恒星看起来暗淡一会儿，提醒任何正在观看的人，一定有什么东西造成了光线下降。事实上，这种推理机制实际上就是科学家在2020年定位AU Mic b的方法。然而，不是哈勃，而是美国宇航局的斯皮策和苔丝太空望远镜在第一次接触中获得了荣誉。不过现在，哈勃可以宣称自己发现了天文系统。
当Rockliffe和他的同事用哈勃观察AU Mic b时，他们看到的不仅仅是常规的过境星光变暗。一些与这种变暗相关的光波告诉他们，导致这种下降的物质比行星本身更深。太深了。而且，那种物质似乎真的被拉到了行星的前面。太远了。拉远看，AU Mic b看起来比预期的要早，并且以一种不稳定的形式通过。
唯一的解释？嗯，他们观察的行星物质距离地核如此之远，以至于它一定是在引力作用下逃离了行星。或者如洛克里夫所说，它一定是“被吹走了！”
“我记得当我第一次用我们的哈勃数据创建这颗行星的光变曲线时，看到凌日发生在预测的行星凌日之前， ”她说。“我立刻想到‘嗯，我肯定犯了一个错误。’然而，无论我用不同的方法重复分析多少次，结果都是一样的。"
据推测，行星大气的这种微弱消失是由于红矮星的超高能耀斑——想想看，我们太阳的耀斑是它的一千倍——用辐射轰击行星。
虽然这种由侵略性宿主恒星引起的大气逃逸过程并不新鲜，但Rockliffe解释说，这种观察如此新颖的原因是，这是科学家第一次在常规的旧行星上目睹这种脱落。
“AU Mic b很特别，因为它一点也不特别！”她说。“这是银河系中最典型的系外行星-恒星系统年轻阶段的一个例子，因此让我们对系外行星系统在这个非常关键和非常常见的形成时期的大气逃逸情况有了重要的了解。”
例如，对这种大气蒸发的首次观察是在被称为“热木星”的世界上进行的，这是我们银河系中最罕见的一些系外行星。它们有点像木星的二重身，除了非常(非常)热，因为它们离它们的恒星太近了。但这里的重点是，据我们所知，并没有很多热木星。
为了客观地看待这一点，Rockliffe解释说，利用这些信息来解读这一机制就像“利用一个经济富裕的人的经历来推断中产阶级的典型经历。”
它不会是准确的。
但是现在我们有了这些关于AU Mic b的新的哈勃观测数据，也许我们正在了解更多关于正常恒星的日常生活，考验和磨难。

一个艺术家对10个热木星世界的印象。(图片鸣谢:NASA/ESA)
现在怎么办？
“大气逃逸，”洛克利夫解释说，“对于大多数系外行星来说，可能是最有影响力的进化过程之一。”
从本质上讲，这项工作可以帮助科学家解码太阳系以外的世界是什么样子，它们居住在哪里，也许可以创建指南，帮助我们写出它们的知识。
Rockliffe补充说，科学家们仍然试图回答的问题之一是关于系外行星如何失去它们的大气层。“对于系外行星天文学家来说，除了许多其他事情，”她说，“是什么机制主要驱动了这种大气逃逸？是来自恒星的强烈高能辐射加热，还是一个热的新形成的行星核心从内到外加热大气？”
例如，最近在AU Mic b上观察到的大气逃逸的一个奇怪现象是，它似乎是不稳定的。这几乎就像明星有时心情不好，把它发泄在星球上，但其他时候，这只是令人不寒而栗。
“我的观点，或者说直觉告诉我，这种行为与大气和AU Mic恒星风的相互作用有着错综复杂的联系，”Rockliffe说。“AU Mic的恒星风可能会在与大气相互作用时引起湍流，从而导致这种随时间变化的氢气打嗝。”
有趣的是，她也有一些理论，关于从哈勃分离出来的那一点开始，几十亿年后这个星球可能会是什么样子——尽管，它们仍然是初步的。一方面，如果这个世界被完全剥夺了大气层，分解成最基本的部分，它最终看起来可能会像水星一样。但另一方面，如果它能保持较低的大气层，我们可能会遇到海王星的复制品。
但事实上，只有时间(当然还有更多哈勃望远镜的观测)才能证明。
此外，在恒星演化领域，这些发现可以帮助天文学家了解年轻的红矮星与像我们太阳这样的恒星甚至它们的老对手有什么共同之处，以及没有什么共同之处。
“这是我们第一次看到行星像这样提前流出。即使是现在，我还是有一种存在主义的恐惧，害怕自己做了完全错误的事情。但我相信我的合作者会发现我可能犯的错误，我相信我采取的各种方法可以证明这个结果是准确的，”她说，特别提到了她的顾问伊丽莎白·牛顿在这项工作中的作用。“这意味着这个世界能够在她创造的环境中与这样一位伟大的科学家一起进行如此酷的科学研究。”
下一步，研究小组希望用哈勃——可能还有詹姆斯·韦伯太空望远镜——更详细地研究那些奇怪的可变大气逃逸“嗝” 。
关于这项工作的论文发表在7月27日的《天文杂志》上。