天文学家借助欧洲航天局的切普斯(Cheops)任务,捕获到一颗系外行星,该行星似乎正引发其环绕恒星的辐射耀斑。这些巨大的爆炸正不断剥离行星稀薄的大气层,致使其每年都在缩小。这是首个 “有自我毁灭倾向行星” 的证据。尽管自90年代起就有理论认为这种情况可能存在,但此次研究中观测到的耀斑能量,比预期高出约100倍。
这颗行星所环绕的恒星名为HIP 67522,略大于且温度低于我们的太阳。不过,太阳已步入中年,约45亿岁,而HIP 67522仅有1700万岁,十分年轻。HIP 67522拥有两颗行星,其中距离较近的HIP 67522 b,仅需7天就能绕其主恒星一周。因其年轻与大小,科学家推测HIP 67522会剧烈搅动与旋转,进而成为强大的磁体。相比之下,年迈的太阳磁场则较为平和。研究太阳可知,当 “扭曲” 的磁力线突然释放时,磁星会爆发能量耀斑,其能量形式多样,从温和的无线电波到可见光,再到强烈的伽马射线都有。
自20世纪90年代发现首颗系外行星以来,天文学家一直思索,是否有些行星因距离主恒星过近,从而干扰其磁场并引发耀斑。由荷兰射电天文学研究所(ASTRON)的叶卡捷琳娜·伊林(Ekaterina Ilin)领导的团队认为,凭借现有太空望远镜,是时候深入探究这一问题了。叶卡捷琳娜表示:“我们此前从未见过像HIP 67522这样的系统,发现这颗行星时,它是已知在不到10天内环绕主恒星运行的最年轻行星。” 该团队利用凌日系外行星巡天卫星(TESS)对可能因与行星相互作用而产生耀斑的恒星进行广泛扫描。当TESS观测HIP 67522时,团队认为可能有所发现。为确定这一点,他们启用了欧洲航天局灵敏的系外行星特征卫星切普斯(Cheops)。
叶卡捷琳娜称:“我们迅速申请了切普斯的观测时间,它能按需极其精确地瞄准单个恒星。借助切普斯,我们观测到更多耀斑,总数达15次,几乎都在行星从地球视角凌日恒星前方时朝我们的方向出现。” 由于我们在行星经过恒星前方时看到耀斑,因此很可能是行星触发了耀斑。耀斑恒星并不罕见,太阳也会定期释放能量爆发,在地球上我们会将其视为 “空间天气”,它能引发极光,也可能损坏技术设备。但此前我们只见过能量从恒星单向传输至行星,而此次HIP 67522 b不仅触发耀斑,且耀斑朝向自身,导致该行星所受辐射比正常情况高出6倍。
不出所料,如此高强度的辐射对HIP 67522 b来说并非好事。这颗行星大小与木星相近,但密度却如棉花糖般,是迄今发现最稀薄的系外行星之一。随着时间推移,辐射正逐渐侵蚀其稀薄的大气层,意味着它的质量损失速度远超预期。在未来1亿年内,它可能从接近木星大小缩小至海王星般大小。叶卡捷琳娜指出:“这颗行星似乎触发了特别高能的耀斑,它沿恒星磁力线发送的波在特定时刻引发耀斑,但耀斑能量远高于波的能量,我们认为这些波引发了本就可能发生的爆炸。”
发现HIP 67522时,它是已知距离主恒星最近的最年轻行星。此后,天文学家又发现了几个类似系统,在邻近宇宙中可能还有数十个。叶卡捷琳娜及其团队渴望借助TESS、切普斯和其他系外行星任务,进一步研究这些独特系统。叶卡捷琳娜表示:“这是全新现象,我有无数疑问,细节仍不清晰。目前有两件事最为重要,一是通过不同波长(切普斯覆盖可见光到近红外波长)进行后续观测,以确定这些耀斑释放何种能量,例如紫外线和X射线对系外行星尤其不利;二是寻找并研究其他类似的恒星 – 行星系统,从单个案例扩展到10 – 100个系统,理论天文学家就能据此开展研究。”
欧洲航天局切普斯项目科学家马克西米利安·京特(Maximillian Günther)对该任务以意想不到的方式助力研究感到兴奋:“切普斯旨在确定系外行星的大小和大气层,并非寻找耀斑。看到它为超出预期的研究做出贡献,实在美妙。” 展望未来,欧洲航天局未来的系外行星探测器柏拉图(Plato)也将研究类似HIP 67522的类太阳恒星。柏拉图将能够捕捉到更小的耀斑,为我们提供深入了解所需的细节。