这幅艺术构想图展示了另一颗恒星周围的日冕物质抛射(CME)现象。我们经常观测到太阳发生此类爆发。当日冕物质抛射发生时,大量物质从恒星表面喷射而出,如洪流般席卷周边空间。这些剧烈的爆发不仅塑造并驱动着空间天气——例如地球上看到的绚丽极光,还会持续侵蚀邻近行星的大气层。

欧洲空间局XMM-牛顿天文台与LOFAR射电望远镜的联合观测团队,首次获得了遥远恒星向太空猛烈抛射物质的确凿证据。这股喷射流的强度足以剥离路径上任何邻近行星的大气层。
这次爆发被确认为日冕物质抛射——太阳频繁产生的爆发类型。在CME过程中,巨量带电粒子与等离子体从恒星表面向外推进,充斥周围空间。这些剧烈爆发驱动着所谓的空间天气,既会引发地球极光等现象,也能逐步侵蚀邻近行星的大气层。
尽管科学界长期推测其他恒星也会产生CME,但确凿证据始终难以获取。如今这一空白已被填补。
“天文学家追寻其他恒星的CME信号已长达数十年。”发表于《自然》期刊的新研究作者、荷兰射电天文研究所(ASTRON)的乔·卡林厄姆(Joe Callingham)表示,“先前研究只能推测其存在,或通过间接迹象暗示,从未真正证实物质确实进入了太空。我们首次实现了这个目标。”
当CME穿越恒星外层进入周边区域时,会产生冲击波与瞬发射电波(光的一种形式)。乔与研究团队捕捉到这道短暂而强烈的射电信号,并追踪到约130光年外的一颗恒星。
“除非物质完全脱离了恒星的强磁力束缚,否则这类射电信号根本不会存在。”乔强调,“换言之:这正是一次日冕物质抛射所致。”
产生爆发的恒星是一颗红矮星——比太阳温度更低、亮度更暗、体积更小的恒星类型。它与太阳存在关键差异:质量仅为太阳一半,自转速度快20倍,磁场强度估计达太阳的300倍。银河系中已发现的大多数系外行星都围绕此类恒星运行。
凭借共同作者巴黎天文台的西里尔·塔斯(Cyril Tasse)与菲利普·扎卡(Philippe Zarka)开发的新型数据处理技术,低频阵列(LOFAR)成功捕捉到该射电信号。团队随后借助欧空局XMM-牛顿卫星测量了恒星的温度、自转与X射线亮度,这些数据对解析射电爆发性质至关重要。
“我们需要LOFAR的灵敏度与频段来探测射电波。”ASTRON博士生、共同作者大卫·科尼恩(David Konijn)解释说,“若没有XMM-牛顿,我们就无法确定CME的运动状态或将其置于恒星活动背景下——这两点对证实发现至关重要。单靠任一望远镜都无法完成这项研究。”
测量显示该CME速度高达约2400公里/秒。如此高速的CME在太阳活动中发生概率仅约1/2000。这次爆发兼具高密度与高能量,足以彻底剥离该恒星邻近轨道上任何行星的大气层。
此类CME剥离大气的能力,系外生命搜寻中的重要考量因素。行星宜居性常与其是否处于恒星“宜居带”相关联——该区域内若具备合适大气条件,行星表面可存续液态水。这类似于“金发姑娘原则”:过近则太热,过远则太冷,居中区域方可能适宜生存。
但频繁爆发强烈耀斑与极端空间天气的恒星,即便对位置适宜的行星也会剥夺其大气层。暴露在持续高能CME下的行星,即便位于传统宜居带,也可能退化为裸露岩石。
“这项研究开启了观测研究的新前沿,助力我们理解其他恒星的爆发活动与空间天气。”驻荷兰诺德韦克欧洲空间研究技术中心(ESTEC)的欧空局研究员亨里克·埃克伦德(Henrik Eklund)补充道,“我们不再局限于用太阳CME认知推演其他恒星。强烈空间天气在小型恒星周围可能更为极端——而这类恒星正是潜在宜居系外行星的主要宿主。这对理解系外行星如何维持大气层并长期保持宜居性具有重要意义。”
该发现同时深化了人类对空间天气的认知。欧空局通过SOHO卫星、Proba系列、Swarm星座与太阳轨道器等任务长期致力于该领域研究。
XMM-牛顿作为探测宇宙高能环境的核心观测站,自1999年发射以来已探索过星系核心、研究恒星演化、探查黑洞周边区域,并观测到遥远恒星与星系的强烈辐射爆发。
“XMM-牛顿正帮助我们揭示CME如何因恒星而异。”欧空局XMM-牛顿项目科学家埃里克·库尔克斯(Erik Kuulkers)指出,“这不仅对恒星与太阳研究意义重大,更关乎系外宜居世界的搜寻。此次发现彰显了协作的巨大力量——这正是所有科学成功的基石。这是真正的团队成果,终结了长达数十年的系外CME探寻之旅。”



