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太阳属于G型恒星,又称黄矮星。这类恒星较为常见,其质量稍低的同类——K型恒星(又称橙矮星)也同样普遍。K型恒星比太阳温度低、比红矮星温度高,且与G型恒星一样稳定且长寿。太阳这类恒星在主序星阶段的寿命约为100亿年,而K型橙矮星的主序寿命可达数十百亿年(200亿至700亿年)。这种长期稳定性使它们成为天文学家研究恒星宜居性的重点对象。在太阳附近区域,K型恒星的数量约为G型恒星的两倍。
一组天文学家完成了对太阳附近2000多颗K型恒星的普查,获取了其中数百颗恒星的详细光谱,揭示了它们的年龄、自转、温度及在银河系中的位置——这些因素均影响其绕行系外行星的宜居性。研究结果在第247届美国天文学会会议上发布,由佐治亚州立大学天文学研究生、第一作者塞巴斯蒂安·卡拉佐-加西奥拉报告。相关论文已提交至《天文期刊》,并可在预印本平台arXiv查阅。卡拉佐-加西奥拉在新闻稿中表示:“这项调查首次全面研究了太阳的数千颗低质量同类恒星,这些被称为‘K矮星’的恒星在宇宙中广泛存在,为其绕行行星提供长期稳定的环境。”
宜居性探索是一项艰巨的任务。银河系至少包含1000亿颗恒星,可能多达4000亿颗,但天文学家尚未确定确切数字。任何能帮助研究人员有效筛选这些数量庞大恒星的方法都极具价值,尤其是因为对单个恒星和系外行星的详细观测(这对确定宜居性至关重要)会消耗大量资源。此类研究结果有助于缩小搜索范围,让天文学家更高效地利用观测资源。作者写道:“我们对33秒差距内的580颗K矮星进行了光谱表征,观测使用了SMARTS 1.5米望远镜上的CHIRON阶梯光栅光谱仪。”根据NASA系外行星档案,其中仅7.5%(即44颗恒星)已知拥有已确认的系外行星。研究人员解释:“我们的结果确定了529颗成熟、不活跃的K矮星作为类地行星搜索的主要目标,为太阳附近区域的系外行星宜居性研究提供了关键资源。”
亚利桑那州的另一台1.5米望远镜——蒂林哈斯特望远镜也参与了此次调查。两台望远镜均配备高分辨率阶梯光栅光谱仪,且分别位于南北半球,使研究人员能够覆盖全天域。哈佛-史密森尼天体物理中心的天文学家艾莉森·比尔拉表示:“智利SMARTS望远镜上的CHIRON光谱仪与亚利桑那蒂林哈斯特望远镜上的TRES光谱仪是互补仪器,南北半球各设一台的优势在于我们能观测全天...
银河系不同区域的宜居性存在差异,此次调查也确定了每颗恒星的位置。薄盘区域的金属丰度更有利于宜居性,而银河系的大多数恒星(包括K矮星)都位于薄盘。在33秒差距(约108光年)范围内,K型恒星约占11%。它们不仅比类太阳恒星寿命更长,还不像红矮星(M矮星)那样有剧烈的耀斑活动和强紫外线输出——这些活动和辐射使红矮星的宜居性存疑。作者解释:“与M矮星相比,K矮星产生的极端紫外线辐射更少,耀斑活动也更弱,可能为绕行行星的大气保留提供更稳定的环境。”研究人员特别关注寻找成熟、平静的K型恒星,因为这类恒星的耀斑和高能辐射最少。
作者指出,尽管K型恒星的特性使其成为宜居性研究的理想目标,但它们尚未得到应有的关注。在约25秒差距范围内,K型恒星所拥有的系外行星数量少于M矮星和类太阳恒星,这仅仅是观测偏差导致的。类太阳恒星更亮,更容易检测其绕行行星;而M矮星的行星与恒星质量比更有利,有助于系外行星的探测。卡拉佐-加西奥拉的导师、该研究的资深作者、物理学与天文学杰出教授托德·亨利表示:“这项调查将成为未来数十年附近恒星研究的基础,这些恒星及其行星将是未来太空旅行的探索目的地。”

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