紅矮星是銀河系中最常見、最持久的恆星類型，那麼，圍繞其運轉的行星究竟會有多宜居呢？在近期的一項研究中，天文學家利用美國國家航空航天局錢德拉X射線天文台和哈勃太空望遠鏡的數據，對一顆鄰近紅矮星的高能耀斑進行了強度和頻率的分析。這顆紅矮星名為“巴納德星”（Barnard’s Star），是距離地球最近的恆星之一，距離地球只有6光年。

這張想像圖描繪了一顆像巴納德星一樣的古老紅矮星（右），和一個軌道上的岩石行星（左）

巴納德星是一顆質量較小的紅矮星，目前的年齡已有100億年，但仍然十分活躍，對任何圍繞其運行的行星的大氣層都有潛在的破壞性。美國天文學家愛德華·愛默生·巴納德於1916年發現並測量出這顆恆星的自行運動——天體在天球上對應的橫向速度（相對太陽的“橫向”移動）——為每年10.3角秒，是已知相對太陽自行最大的恆星。為了紀念巴納德的發現，這顆恆星便以他的名字命名。

通過觀察巴納德星，研究人員試圖解答一個重要的問題：圍繞銀河系中最常見恆星運行的行星有多適合居住？巴納德星是一顆緩慢燃燒燃料的小型恆星，其壽命比太陽這樣的中型恆星長得多。據估計，它的年齡大約為100億年，是太陽年齡的兩倍。

研究作者以巴納德星為例，分析了這顆古老紅矮星的耀斑如何影響圍繞它運行的行星。2019年6月，研究人員在錢德拉X射線天文台對巴納德星的觀測結果中發現了一個X射線耀斑，此前他們於2019年3月在哈勃太空望遠鏡的觀測中發現了兩個紫外線高能耀斑。這兩次觀測都持續了7個小時，所獲得的圖像都顯示X射線或紫外線的亮度下降至零。根據耀斑的長度，以及其他觀測結果，研究作者得出結論：巴納德星大約有25%的時間會釋放潛在的破壞性耀斑。

　X射線光曲線

研究小組隨後分析了這些結果對圍繞紅矮星（如巴納德星）運行的適居帶岩石行星意味著什麼。所謂適居帶，是指行星系中適合生命存在的區域，位於該區域內的行星表面可能存在液態水。在恆星不穩定的年輕時期，這些行星早期形成的大氣可能會被來自恆星的高能輻射侵蝕掉。但隨後，恆星會隨著年齡的增長而變得不那麼活躍，這些行星的大氣層便可能再生。這種再生過程可能來自於固體物質撞擊所釋放的氣體，或是火山過程中釋放的氣體。

然而，新研究所報導的這種耀斑的猛烈衝擊，會在數億年的時間裡反復發生，可能侵蝕可居住帶內任何岩石行星上的再生大氣。在紅矮星耀斑所產生的高能輻射衝擊下，岩石行星的大氣會受到嚴重破壞，而這將減少這些星球上出現並維持生命的機會。目前，研究小組試圖了解紅矮星高能輻射的更多信息，以確定巴納德星是否可以作為典型。

巴納德星

巴納德星位於蛇夫座，是宇宙中第二接近太陽的恆星系統，僅次於半人馬座α系統。它的質量約為太陽的17%，直徑約為太陽的1/6，只相當於地球的20倍大。

據天文學家估計，巴納德星的年齡介於70億到120年之間，比太陽古老得多，有人甚至認為它可能是銀河系中最古老的恆星。從光度的周期變化可知，巴納德星自轉一周需130天（太陽只需25天）。

儘管距離很近，但作為一顆紅矮星，巴納德星的視星等為9.5等，亮度微弱（只有太陽的1/2600），肉眼無法看到。巴納德星以每秒約110公里的速度接近太陽系，將在公元11800年時到達距離太陽3.85光年處，成為最接近太陽的恆星，取代比鄰星的位置（4.3光年），屆時其亮度將達到8.5等。

在1938年至1981年間，研究者通過攝影觀測了巴納德星的運動，認為其存在0.02秒弧度的周期性偏差。這種“擾動”被解釋為其具有兩個行星級的伴星，軌道周期分別為13.5年和19年，質量約為木星的三分之二。然而，這一解釋並未得到其他觀測結果的支持。直到2018年，天文學家終於在巴納德星周圍發現了一顆行星，其質量至少是地球的3.2倍，距離巴納德星約6000萬公里，運行週期為233天。由於巴納德星的低亮度，這顆行星並不在適居帶內，其表面的水很可能是冰凍的。