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是否仅太阳8%的恒星能喷发出超级耀斑?

发现一颗质量约为太阳8%的恒星释放出巨大“超级耀斑”X射线,这是一场戏剧性的高能喷发,给天文学家带来了一个根本问题:因为此前认为在这么小的恒星是不可能发生这种“超级耀斑”喷发的。

发现一颗质量约为太阳8%的恒星释放出巨大“超级耀斑”X射线,这是一场戏剧性的高能喷发,给天文学家带来了一个根本问题:因为此前认为在这么小的恒星是不可能发生这种“超级耀斑”喷发的。这颗恒星,其目录号为J0331-27,是一种被称为L矮星的恒星。这是一颗质量如此之小的恒星,仅略高于实际存在的恒星边界值,其研究发现发表在《天文学与天体物理学》期刊上。

如果它的质量再小一点,它就不会具备产生自身能量所需的内部条件。天文学家在欧空局XMM-牛顿X射线天文台上的欧洲光子成像相机(EPIC)记录数据中发现了这个巨大的X射线耀斑。在几分钟内,这颗微型恒星释放出的能量,是太阳最强烈耀斑的十倍以上。当恒星大气中的磁场变得不稳定并塌缩成更简单结构时,耀斑就会释放出来。在这个过程中,它释放了储存在其中的很大一部分能量。

这种爆炸性的能量释放,产生了突然的亮化(耀斑),这就是新观测提出了天文学家最大的困惑之处。研究小组成员、德国天文和天体物理研究所的比亚特·斯特尔泽和意大利巴勒莫的INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo说:这是这一发现中最有趣的科学部分,因为我们没有想到L-矮星会在磁场中,储存足够多能量来引发这样的超级耀斑爆发,能量只能由带电粒子置于恒星的磁场中,带电粒子也被称为电离物质,在高温环境中产生。

然而,作为一颗L型矮星,J0331-27的恒星表面温度较低,仅为2100K,而太阳的表面温度约为6000K。天文学家认为,如此低的温度,不可能产生足够的带电粒子,为磁场提供如此多的能量。所以难题是:在这样一颗恒星上,超级耀斑是如何可能发生的?超级耀斑是在XMM-牛顿数据档案中发现的,这是意大利米兰INAF-Di Astrofaica Spaziale e Fisica Cosmica研究所安德里亚·德卢卡领导的一个大型研究项目一部分。

该项目研究了XMM-牛顿在过去13年中探测到大约40万个数据。而且还特别在寻找奇特现象,如在J0331-27中,得到了这一点。许多类似恒星已经在光谱的光学部分发射出超级耀斑,但这是第一次在X射线波长上明确检测到这样的喷发。波长很重要,因为它表明超级耀斑来自大气层的哪一部分:光学光线来自恒星大气中更深的地方,接近其可见表面,而X射线来自大气中更高的地方。

了解在L型矮星上的超级耀斑,与之前在所有波长探测到大质量恒星上观测到的耀斑异同,现在是该研究团队的研究点,但要做到这一点,需要找到更多的例子。在XMM-牛顿档案数据中仍有很多有待发现的地方,从某种意义上说,这只是冰山一角。尽管XMM-牛顿总共观察了这颗恒星350万秒,但数据中只有一次来自J0331-27的耀斑。这很奇怪,因为其他耀斑恒星往往也会产生许多较小的耀斑。数据似乎暗示L型矮星需要更长的时间来积累能量,然后突然发生一次大规模的释放。

发生频率较高的恒星,每次释放的能量较少,而这颗L型矮星似乎很少释放能量,但在真正的超级耀斑中释放巨大能量。为什么会是这样的情况,仍然是一个悬而未决的问题,需要进一步研究。欧空局XMM-牛顿项目科学家诺伯特·沙特尔(Norbert Schartel)说:L型矮星超级耀斑的发现,是基于XMM-牛顿档案进行研究的一个很好例子,展示了这项任务的巨大科学潜力,也许还有更多惊喜还在数据中未被发现。

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