研究发现,一种名为K星的特殊恒星可能是适合居住的星球

研究发现,一种名为K星的特殊恒星可能是适合居住的星球寻找太阳系外生命迹象的科学家们面临着重大挑战。其中之一就是仅我们的银河系就有数千亿颗恒星需要考虑。

研究发现,一种名为K星的特殊恒星可能是适合居住的星球

寻找太阳系外生命迹象的科学家们面临着重大挑战,其中之一就是仅我们的银河系就有数千亿颗恒星需要考虑。为了缩小搜索范围,他们必须弄清楚:什么样的恒星最有可能拥有可居住的行星?一项新的研究发现,一种名为K星的特殊恒星可能是寻找生命迹象的特别有希望的目标。K星比太阳更暗,但比最暗的恒星更亮。

为什么?首先,K星的寿命很长——170亿年到700亿年,而太阳只有100亿年——这给了生命足够的时间来进化。此外,K星在年轻时的极端活动比宇宙中最暗的恒星(被称为M星或“红矮星”)要少。在寻找宜居行星方面,M星确实提供了一些优势。它们是银河系中最常见的恒星类型,约占宇宙中所有恒星的75%。他们也在节约燃料,并且可以发光超过一万亿年。一个M星的例子,TRAPPIST-1,已知有7颗地球大小的岩石行星。

但是M星动荡的青春给潜在的生命带来了问题。恒星耀斑——磁性能量的爆炸性释放——从年轻的M星发出的频率和能量要比年轻的类太阳恒星频繁得多。M颗恒星年轻时的亮度也要高得多,在它们形成后的10亿年里,其能量可能会蒸发掉任何可能位于宜居带的行星上的海洋。美国宇航局戈达德太空飞行中心的Giada Arney说:“我倾向于认为K颗恒星处于太阳模拟恒星和M颗恒星之间的‘最佳位置’。”

科学家认为,行星大气中同时存在氧气和甲烷是一种强烈的生物特征,因为这些气体喜欢相互反应,相互破坏。所以,如果你看到它们一起出现在大气中,这就意味着有东西在快速地产生它们,很可能是生命,Arney说。然而,由于其他恒星周围的行星(系外行星)是如此的遥远,一个系外行星的大气层中需要有大量的氧气和甲烷才能被地球上的天文台看到。Arney的分析发现,围绕K星的氧-甲烷生物特征可能比类太阳恒星更强。

Arney使用了一个计算机模型来模拟行星大气的化学和温度,以及大气如何对不同的宿主恒星做出反应。然后,这些人造大气通过一个模拟行星光谱的模型运行,以展示未来望远镜可能看到的样子。阿尼说:“当你把这颗行星环绕在一颗K星周围时,氧气不会那么快地破坏甲烷,所以更多的甲烷会在大气中积聚。”“这是因为K星的紫外线不像类太阳恒星那样容易产生破坏甲烷的高活性氧气。”

这种更强的氧气-甲烷信号也被预测存在于M颗恒星周围的行星上,但它们的高活动水平可能会使M颗恒星无法拥有适合居住的星球。与类太阳恒星相比,K恒星具有同时探测到氧气和甲烷的更高概率的优势,而没有M恒星宿主所带来的缺点。此外,围绕K颗恒星的系外行星将比围绕类太阳恒星的系外行星更容易被看到,这仅仅是因为K颗恒星更暗。“太阳比它周围的类地行星亮100亿倍,所以如果你想看到一颗轨道行星,你必须抑制大量的光。一颗K星可能只比它周围的地球亮十亿倍。

Arney的研究还包括讨论附近的K星中哪些可能是未来观测的最佳目标。由于其他恒星离我们很远,我们没有能力去它们周围的行星旅行,所以我们只能通过分析这些行星发出的光来寻找可能存在生命的信号。通过将这种光分解成它的组成颜色,或者光谱,科学家可以识别出行星大气的成分,因为不同的化合物会发射和吸收不同颜色的光。她发现某些邻近的K星,比如61 Cyg A/B、Epsilon Indi、Groombridge 1618和HD 156026,可能是未来生物特征搜索的特别好的目标。

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