發(fā)現(xiàn)一顆質(zhì)量約為太陽(yáng)8%的恒星釋放出巨大“超級(jí)耀斑”X射線，這是一場(chǎng)戲劇性的高能噴發(fā)，給天文學(xué)家?guī)?lái)了一個(gè)根本問(wèn)題：因?yàn)榇饲罢J(rèn)為在這么小的恒星是不可能發(fā)生這種“超級(jí)耀斑”噴發(fā)的。這顆恒星，其目錄號(hào)為J0331-27，是一種被稱為L(zhǎng)矮星的恒星。這是一顆質(zhì)量如此之小的恒星，僅略高于實(shí)際存在的恒星邊界值，其研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《天文學(xué)與天體物理學(xué)》期刊上。

如果它的質(zhì)量再小一點(diǎn)，它就不會(huì)具備產(chǎn)生自身能量所需的內(nèi)部條件。天文學(xué)家在歐空局XMM-牛頓X射線天文臺(tái)上的歐洲光子成像相機(jī)(EPIC)記錄數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了這個(gè)巨大的X射線耀斑。在幾分鐘內(nèi)，這顆微型恒星釋放出的能量，是太陽(yáng)最強(qiáng)烈耀斑的十倍以上。當(dāng)恒星大氣中的磁場(chǎng)變得不穩(wěn)定并塌縮成更簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)時(shí)，耀斑就會(huì)釋放出來(lái)。在這個(gè)過(guò)程中，它釋放了儲(chǔ)存在其中的很大一部分能量。

這種爆炸性的能量釋放，產(chǎn)生了突然的亮化（耀斑），這就是新觀測(cè)提出了天文學(xué)家最大的困惑之處。研究小組成員、德國(guó)天文和天體物理研究所的比亞特·斯特爾澤和意大利巴勒莫的INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo說(shuō)：這是這一發(fā)現(xiàn)中最有趣的科學(xué)部分，因?yàn)槲覀儧](méi)有想到L-矮星會(huì)在磁場(chǎng)中，儲(chǔ)存足夠多能量來(lái)引發(fā)這樣的超級(jí)耀斑爆發(fā)，能量只能由帶電粒子置于恒星的磁場(chǎng)中，帶電粒子也被稱為電離物質(zhì)，在高溫環(huán)境中產(chǎn)生。

然而，作為一顆L型矮星，J0331-27的恒星表面溫度較低，僅為2100K，而太陽(yáng)的表面溫度約為6000K。天文學(xué)家認(rèn)為，如此低的溫度，不可能產(chǎn)生足夠的帶電粒子，為磁場(chǎng)提供如此多的能量。所以難題是：在這樣一顆恒星上，超級(jí)耀斑是如何可能發(fā)生的？超級(jí)耀斑是在XMM-牛頓數(shù)據(jù)檔案中發(fā)現(xiàn)的，這是意大利米蘭INAF-Di Astrofaica Spaziale e Fisica Cosmica研究所安德里亞·德盧卡領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)大型研究項(xiàng)目一部分。

該項(xiàng)目研究了XMM-牛頓在過(guò)去13年中探測(cè)到大約40萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)。而且還特別在尋找奇特現(xiàn)象，如在J0331-27中，得到了這一點(diǎn)。許多類似恒星已經(jīng)在光譜的光學(xué)部分發(fā)射出超級(jí)耀斑，但這是第一次在X射線波長(zhǎng)上明確檢測(cè)到這樣的噴發(fā)。波長(zhǎng)很重要，因?yàn)樗砻鞒?jí)耀斑來(lái)自大氣層的哪一部分：光學(xué)光線來(lái)自恒星大氣中更深的地方，接近其可見(jiàn)表面，而X射線來(lái)自大氣中更高的地方。

了解在L型矮星上的超級(jí)耀斑，與之前在所有波長(zhǎng)探測(cè)到大質(zhì)量恒星上觀測(cè)到的耀斑異同，現(xiàn)在是該研究團(tuán)隊(duì)的研究點(diǎn)，但要做到這一點(diǎn)，需要找到更多的例子。在XMM-牛頓檔案數(shù)據(jù)中仍有很多有待發(fā)現(xiàn)的地方，從某種意義上說(shuō)，這只是冰山一角。盡管XMM-牛頓總共觀察了這顆恒星350萬(wàn)秒，但數(shù)據(jù)中只有一次來(lái)自J0331-27的耀斑。這很奇怪，因?yàn)槠渌吆阈峭矔?huì)產(chǎn)生許多較小的耀斑。數(shù)據(jù)似乎暗示L型矮星需要更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)積累能量，然后突然發(fā)生一次大規(guī)模的釋放。

發(fā)生頻率較高的恒星，每次釋放的能量較少，而這顆L型矮星似乎很少釋放能量，但在真正的超級(jí)耀斑中釋放巨大能量。為什么會(huì)是這樣的情況，仍然是一個(gè)懸而未決的問(wèn)題，需要進(jìn)一步研究。歐空局XMM-牛頓項(xiàng)目科學(xué)家諾伯特·沙特爾(Norbert Schartel)說(shuō)：L型矮星超級(jí)耀斑的發(fā)現(xiàn)，是基于XMM-牛頓檔案進(jìn)行研究的一個(gè)很好例子，展示了這項(xiàng)任務(wù)的巨大科學(xué)潛力，也許還有更多驚喜還在數(shù)據(jù)中未被發(fā)現(xiàn)。

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博科園｜研究/來(lái)自：ESA歐洲航天局

參考期刊《天文學(xué)與天體物理學(xué)》

DOI: 10.1051/0004-6361/201937163

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