Chandra发现恒星X射线超过安全极限

天文学家对恒星年轻时的磁性活动进行了迄今为止最广泛的研究。这为科学家们提供了一个窗口，让他们了解像太阳这样年轻数十亿年的恒星的X射线如何部分或完全蒸发围绕它们运行的行星的大气层。

许多恒星在“开放星团”中开始它们的生命，这些星团松散地聚集在一起，成员多达几千人，几乎同时形成。这使得开放星团对天文学家研究恒星和行星的演化很有价值，因为它们可以研究在同一环境中形成的许多年龄相似的恒星。

由宾夕法尼亚州立大学的Konstantin Getman领导的一个天文学家团队研究了10个不同疏散星团中6000多颗恒星的样本，这些恒星的年龄在700万至2500万年之间。这项研究的目标之一是了解像我们太阳这样的恒星在形成后的前几千万年中，其磁活动水平是如何变化的。Getman和他的同事使用了美国国家航空航天局的钱德拉X射线天文台进行这项研究，因为与磁场有更多活动的恒星在X射线中更亮。

这张合成图像显示了其中一个星团NGC 3293，它有1100万年的历史，位于银河系中，距离地球约8300光年。该图像包含来自Chandra的X射线（紫色）、来自欧空局赫歇尔太空天文台的红外数据（红色）、来自美国国家航空航天局退役的斯皮策太空望远镜的长波红外数据（蓝色和白色），以及来自智利ESO拉西拉天文台MPG/ESO 2.2米望远镜的光学数据，显示为红色、白色和蓝色。

研究人员将恒星活动的钱德拉数据与欧空局盖亚卫星的数据相结合，以确定哪些恒星在疏散星团中，哪些恒星在前景或背景中。该小组确认了该集群的近千名成员。

他们将他们对疏散星团的研究结果与之前发表的钱德拉对50万年前恒星的研究相结合。研究小组发现，年轻的类太阳恒星的X射线亮度在最初的几百万年内大致恒定，然后在700万至2500万年后逐渐减弱。对于更重的恒星来说，这种下降发生得更快。

为了解释这种活动的减少，Getman的团队利用了天文学家对太阳和类太阳恒星内部的了解。这些恒星中的磁场是由发电机产生的，这一过程涉及恒星的旋转以及对流、恒星内部热气的上升和下降。

在NGC 3293的年龄前后，类太阳恒星的发电机变得效率低得多，因为它们的对流区随着年龄的增长而变小。对于质量比太阳小的恒星来说，这是一个相对渐进的过程。对于质量更大的恒星，发电机会因为恒星的对流区消失而消失。

恒星的活跃程度直接影响着围绕所有新生恒星的气体和尘埃盘中行星的形成过程。最喧闹、最活跃的年轻恒星会迅速清除它们的圆盘，阻止行星的生长。

用X射线测量的这种活动也影响了圆盘消失后出现的行星的潜在宜居性。如果一颗恒星非常活跃，就像钱德拉数据中的许多NGC 3293恒星一样，那么科学家预测它将用高能X射线和紫外线照射其系统中的行星。在某些情况下，这种高能弹幕可能会导致一颗地球大小的岩石行星在几百万年内通过蒸发失去大部分原始的富含氢气的大气层。它还可能剥离稍后形成的富含二氧化碳的大气层，除非它受到磁场的保护。我们的星球拥有自己的磁场，阻止了地球出现这样的结果。

一篇描述这些结果的论文发表在8月份的《天体物理杂志》上，可以在网上找到。该论文的合著者是宾夕法尼亚州立大学的Eric D.Feigelson和Patrick S.Broos，亨廷顿X射线天文研究所的Gordon P.Garmire，赫茨福德大学的Michael A.Kuhn，路德维希·马克西米利安大学的Thomas Preibisch和美国国家航空航天局戈达德航天飞行中心的Vladimir S.Airapetian。

美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心负责管理钱德拉计划。史密森天体物理天文台的钱德拉X射线中心控制着马萨诸塞州剑桥的科学操作和马萨诸塞州伯灵顿的飞行操作。