距離我們僅 7.8 光年的紅矮星「沃夫359」（Wolf 359）可能孕育著行星，但其極端的 X 射線和紫外線輻射，卻讓行星難以適合居住。只有遠離恆星、並擁有濃厚溫室氣體大氣層的行星，才有機會維持生命。頻繁發生的 X 射線耀斑更增加挑戰，很可能在生命誕生之前，就將宜居帶行星的大氣層剝離殆盡。

這幅算繪圖描述一項新研究，研究對象是來自附近紅矮星沃夫359 的強烈 X 射線和紫外線輻射，如何影響潛在的系外行星。研究人員利用錢德拉和 XMM-牛頓的數據發現，只有具有濃厚溫室氣體大氣層的遙遠行星，才有可能支持生命存在。(圖片來源：NASA/CXC/SAO/M.Weiss)

環繞其他恆星運行的行星，可能會面臨極端的太空天氣。根據一項利用美國國家航空暨太空總署（NASA）錢德拉 X 射線天文台，以及歐洲太空總署（ESA）XMM-牛頓太空天文望遠鏡數據進行的新研究顯示，X 射線輻射將會影響宇宙中最常見恆星周圍的潛在系外行星。

天文學家發現，行星若想有機會支持生命，就需要像地球一樣，擁有厚厚的溫室氣體大氣層，並且必須遠離其主恆星，以避免有害輻射侵襲。

認識沃夫359：近距離紅矮星

本次研究的恆星之一「沃夫359」，是一顆紅矮星，質量約為太陽的十分之一。紅矮星是宇宙中最常見的恆星，可以燃燒數十億年，理論上有足夠時間孕育生命。沃夫359 距離我們的太陽系僅 7.8 光年，也是距離太陽系最近的恆星之一。

天體物理學中心（Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian，CfA）的史考特·沃克（Scott Wolk）領導這項研究，他表示：「沃夫359 可以幫助我們揭開恆星和宜居性的秘密。它離我們如此之近，又屬於如此重要的一類恆星 ── 這是一個絕佳的組合。」

尋找沃夫359 周圍的系外行星

由於紅矮星是最常見的恆星類型，天文學家持續努力尋找它們周圍的系外行星。天文學家利用光學望遠鏡發現一些證據，證明有兩顆行星環繞沃夫359 運行，但這些結論仍受到其他科學家的質疑。

沃克補充說：「雖然我們還沒有證據證明沃夫359 周圍有行星，但它似乎很有可能擁有多顆行星。這使其成為研究行星在這種恆星周圍會經歷什麼的絕佳實驗平台。」

沃克和他的同事們利用錢德拉和 XMM 研究穩定的 X 射線和極紫外線（UV）輻射 ── 紫外線輻射中能量最高的一種 ── 沃夫359 會對其周圍可能存在的行星釋放出多少輻射。

這幅來自錢德拉的影像與 XMM-Newton 數據一同被用來研究來自沃夫359 的 X 射線和紫外線輻射，如何影響潛在的系外行星。研究人員發現，只有具有濃厚溫室氣體大氣層的遙遠行星，才有可能仍然適合居住。(圖片來源：NASA/CXC/SAO/S.Wolk 等；圖片處理：NASA/CXC/SAO/N： NASA/CXC/SAO/N. 沃克)

他們發現，沃夫359 產生了足夠多的有害輻射，只有大氣層中含有二氧化碳等溫室氣體的行星，並且與恆星的距離相對較大，才有可能維持生命。

「僅僅遠離恆星的有害輻射，還不足以讓行星適合居住，」共同作者、同樣來自 CfA 的維奈·卡夏普（Vinay Kashyap）說。「環繞沃夫359 的行星，還需要像地球一樣被溫室氣體包覆。」

為了研究高能輻射對候選行星宜居性的影響，研究小組考量了恆星的宜居帶 ── 恆星周圍行星表面可能存在液態水的區域。

由於紅矮星的亮度遠低於太陽，因此沃夫359 的宜居帶外部界線，約為地球與太陽之間距離的 15%。這個系統的兩顆候選行星，皆未落在沃夫359 的宜居帶內，一顆離恆星太近，另一顆則太遠。

這段影片顯示一顆年輕、低質量、相對較冷的恆星，稱為紅矮星，就像沃夫359。由於年輕，這顆恆星非常活躍，每天都會發生數次耀斑。這些耀斑的溫度非常高，噴發出的質量相當於一顆小衛星。在恆星周圍，我們可以看到一顆質量與地球大致相同的行星。由於恆星溫度很低，這顆行星需要非常靠近其主恆星 ── 只有 250 萬到 500 萬英里 ── 才有可能在其表面維持一定溫度，進而產生液態水。相比之下，地球繞太陽運行的距離約為 9300 萬英里。

該研究報告的共同作者，義大利巴勒摩國家天體物理研究所的伊格納齊奧·皮利特里（Ignazio Pillitteri）表示：「如果內行星真的存在，那麼它所受到的 X 射線和極端紫外線輻射，將在大約一百萬年內摧毀這顆行星的大氣層。」

研究小組也考量了輻射，對於宜居帶內尚未發現行星的影響。他們得出的結論是，像地球這樣位於宜居帶中部的行星，應該能夠維持大氣層近 20 億年；而靠近外緣的行星，則可以在溫室氣體暖化效應的幫助下，無限期地維持下去。

X 射線耀斑：生命的致命阻礙

對於環繞像沃夫359 這樣的恆星運行的行星而言，另一個巨大危險，來自 X 射線耀斑，也就是在恆星每日穩定輸出的 X 射線之外，偶爾爆發出的明亮 X 射線。結合錢德拉和 XMM-牛頓的觀測結果，我們發現沃夫359 在 3.5 天內發生了 18 次 X 射線耀斑。

根據這些觀測到的耀斑推斷，研究小組預期在更長時間內，將會發生威力更大、破壞性更強的耀斑。穩定的 X 射線和紫外線輻射，以及耀斑的綜合影響意味著，任何位於宜居帶的行星，都不太可能有足夠長久的大氣層，以形成和存活我們在地球上所知的多細胞生命。宜居帶的外緣是個例外，前提是這顆行星具有顯著的溫室效應。

這些研究發現已在馬里蘭州國家港 (National Harbor) 舉行的美國天文學會第 245 次會議上公布，並準備在科學雜誌上發表。

美國太空總署位於阿拉巴馬州亨茨維爾 (Huntsville) 的馬歇爾太空飛行中心，負責監督錢德拉 X 射線天文台計畫。史密森尼天體物理天文台的錢德拉 X 射線中心，在麻薩諸塞州的劍橋負責管理科學運行，在麻薩諸塞州的伯靈頓負責管理飛行運行。

編譯自 / ScitechDaily