天文學家正在利用錢德拉和XMM-Newton 天文望遠鏡評估附近恆星是否發出與宜居系外行星相適應的輻射水平。這項研究旨在幫助確定恆星的優先順序，以便用未來的望遠鏡進行詳細成像，重點是那些輻射水平可能支持有利於生命的行星大氣層的恆星。

藝術家繪製的恆星宜居帶行星插圖。恆星宜居帶內的行星表面可能有液態水。資料來源：Cal Poly Pomona/B.Binder 編輯

天文學家們正在利用美國國家航空暨太空總署（NASA）的錢德拉X 射線天文台和歐空局（ESA）的XMM-牛頓天文望遠鏡，根據附近恆星是否會發出輻射，從而破壞我們所知的生命的潛在條件，來探索這些恆星是否會孕育宜居的系外行星。這類研究將有助於指導下一代望遠鏡的觀測，這些望遠鏡的目標是首次拍攝到類似地球的行星影像。

一個研究小組對距離地球足夠近的恆星進行了研究，未來的望遠鏡可以拍攝到這些恆星所謂宜居帶中的行星圖像，所謂宜居帶是指行星表面可能有液態水的軌道。

任何行星影像都是單一光點，不會直接顯示雲層、大陸和海洋等表面特徵。不過，它們的光譜–不同波長的光量–將揭示行星表面成分和大氣層的資訊。

有幾個因素會影響行星是否適合我們所知的生命存在。其中一個因素是行星從其主恆星接收到的有害X 射線和紫外線的數量，這些射線和紫外線會破壞甚至帶走行星的大氣層。

太陽附近恆星的三維地圖，這些恆星距離地球足夠近，未來的望遠鏡可以直接對其宜居帶內的行星進行成像。位於恆星宜居帶的行星表面很可能有液態水。利用錢德拉和XMM-牛頓對其中一些恆星（如藍色光環所示）進行的研究表明，這些恆星周圍最有可能存在宜居系外行星，其依據是第二個條件–它們是否接收到來自其軌道上恆星的致命輻射。資料來源：Cal Poly Pomona/B.Binder; NASA/CXC/M.Weiss

領導這項研究的波莫納加州州立理工大學的布雷安娜-賓德（Breanna Binder）說：”如果不對來自宿主恆星的X射線進行定性，我們就會錯過一顆行星是否真正適合居住的關鍵因素。

賓德和她的同事們首先列出了一份距離地球足夠近的恆星清單，未來的地面和太空望遠鏡可以在這些恆星的宜居帶拍攝到行星的圖像。這些未來的望遠鏡包括宜居世界天文台和地面超大望遠鏡。

根據利用錢德拉和XMM-牛頓的數據對其中一些恆星進行的X射線觀測，賓德的研究團隊研究了哪些恆星可能擁有適合生命形成和繁衍的行星。

研究小組研究了恆星的X 射線亮度、X 射線的能量以及X 射線輸出變化的程度和速度，例如，由於耀斑造成的變化。更亮、能量更大的X 射線會對環繞行星的大氣層造成更大的破壞。

來自巴爾的摩郡馬裡蘭大學的該研究共同作者薩拉-皮科克（Sarah Peacock）說：”我們發現了宜居帶的X射線輻射環境與地球進化時的環境相似，甚至更溫和的恆星。這樣的條件可能在維持像地球那樣豐富的大氣層方面發揮著關鍵作用。

研究人員利用錢德拉近10 天的觀測數據和XMM 約26 天的觀測數據，研究了57 顆附近恆星的X 射線行為，其中一些恆星有已知的行星。其中大部分是木星、土星或海王星等巨型行星，只有少數行星或候選行星的質量可能小於地球質量的兩倍左右。

可能還有更多的行星繞著樣本中的恆星運行，特別是那些與地球大小相近的行星，但至今仍未被發現。凌日研究，也就是從我們的角度尋找行星從恆星前方經過時的微小光點，會錯過許多行星，因為要發現它們需要特殊的幾何形狀。這意味著在少量恆星樣本中探測到凌日行星的幾率很低，樣本中只有一顆系外行星被凌日發現。

探測行星的另一種主要技術是透過探測環繞行星運行所引起的恆星擺動來實現的，這種技術主要對尋找相對靠近宿主恆星的巨行星比較敏感。

合著者、加州大學河濱分校的愛德華-施維特曼（Edward Schwieterman）說：”我們不知道在下一代望遠鏡的圖像中會發現多少顆與地球類似的行星，但我們知道對它們的觀測時間非常寶貴，而且極難獲得。

這些結果已在威斯康辛州麥迪遜舉行的美國天文學會第244 次會議上公佈。

美國國家航空暨太空總署的馬歇爾太空飛行中心負責管理錢德拉計畫。史密森天文物理天文台的錢德拉X 射線中心在麻薩諸塞州劍橋控制科學工作，在麻薩諸塞州伯靈頓控制飛行作業。

編譯自/ ScitechDaily