俄亥俄州立大學的研究人員在一些恆星中發現了異常強大的磁場，這對目前的恆星演化模型提出了挑戰。這可能會影響附近系外行星的宜居性，並為尋找地外生命提供有價值的見解。在類似太陽的恆星中，表面磁性與恆星自旋有關，這一過程類似於手搖手電筒的機械原理。

天文學家發現了”不尋常”恆星演化的驚人證據。這項研究的發現可能會極大地影響天文學家目前對恆星演化過程的理解。圖片來源：Mark A. Garlick

磁性太陽黑子區域會產生強磁場，引發各種空間天氣現象。迄今為止，人們一直認為低質量恆星–質量小於太陽、能夠快速或相對緩慢旋轉的天體–的磁活動極少。這一假設將它們定位為潛在宜居行星的理想宿主星。

7月17日發表在《天體物理學雜誌通訊》上的一項新研究提出了一個新的視角。俄亥俄州立大學的研究人員提出，一種被稱為”內核-外包層解耦”的新型內部機制可以放大冷恆星的磁場。當恆星的表面和內核最初以相同的速度旋轉，隨後漸行漸遠，這種機制可能會在數十億年內增強它們的輻射。這種現象可能會影響附近系外行星的宜居性。

這項研究的主要作者、俄亥俄州立大學天文學研究生曹萊拉（Lyra Cao）和共同作者、俄亥俄州立大學天文學教授馬克-平森諾（Marc Pinsonneault）今年早些時候設計的一項技術使這項研究成為可能。這項技術有助於創建和描述星斑和磁場測量。

儘管低質量恆星是銀河系中最常見的恆星，也是系外行星的常見宿主，但科學家們對它們的了解卻十分有限。

幾十年來，人們一直認為低質量恆星的物理過程與太陽型恆星的物理過程相似。由於恆星在自轉下降過程中會逐漸失去角動量，因此天文學家可以利用恆星自轉來了解恆星物理過程的本質，以及恆星如何與其伴星和周圍環境相互作用。不過，有時恆星自轉時鐘似乎會停在原地，曹說。

研究小組分析了斯隆數字巡天的公開數據，研究了M44（又稱Praesepe或蜂巢星團）中的136顆恆星樣本。他們發現，該區域低質量恆星的磁場似乎比現有模型所能解釋的要強得多。

雖然之前的研究顯示蜂巢星團是許多違背當前旋轉演化理論的恆星的家園，但Cao 團隊最令人興奮的發現之一是確定了這些恆星的磁場可能同樣不尋常–比當前模型預測的要強得多。

“看到磁場增強和自轉異常之間的聯繫令人無比興奮，這表明這裡可能有一些有趣的物理學在起作用”。研究小組還假設，同步恆星內核和包膜的過程可能會誘發這些恆星中的磁性，而這種磁性的起源與太陽上的磁性截然不同。

曹說：”我們發現的證據表明，有一種不同的動力機制在驅動這些恆星的磁性。這項工作表明，恆星物理學可以對其他領域產生驚人的影響。根據這項研究，這些發現對天體物理學，尤其是對尋找地外生命具有重大意義。經歷過這種磁性增強的恆星很可能會用高能輻射撞擊它們的行星。據預測，這種效應在某些恆星上會持續數十億年，因此，了解它可能對我們的宜居性想法造成的影響非常重要。”

儘管如此，這些發現不應該阻止我們對外星存在的探索。進一步的調查可以讓我們更深入地了解能夠支持生命的行星系統的位置。在地球上，曹文軒預計他們的發現可能會改進恆星演化的模擬和理論模型。

曹文軒總結說：”接下來要做的就是驗證增強磁性是否發生在更大的範圍內。如果我們能夠了解這些恆星在經歷剪切增強磁性時內部發生了什麼，這將引領科學走向一個新的方向。”