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橙矮星系统适居性

橙矮星(K型主序星)系统的适居性是天体物理学、天体生物学和系外行星学的一个研究对象[1]。这类恒星的质量在0.6M☉-0.9M☉之间，它们的半径和光度使它们的分类位于太阳这样的黄矮星(G型主序星)和红矮星(M型主序星)之间[2]。

橙矮星的潮汐锁定极限位于适居带之内，这决定了在橙矮星适居带之内的行星需要有一定的轨道半径才能同时拥有类似地球的允许液态水存在的温度和昼夜循环[3]。有许多研究，诸如天体物理学家René Heller和John Armstrong在2014年于《天体生物学》杂志上发表的文章，表明由于橙矮星的紫外线辐射水平、稳定性、生命周期和普遍性，它们可能比类太阳恒星更适合生命存在[1][4]。 位于橙矮星系统的系外行星中，已确认的拥有最高地球相似指数的是开普勒442b，数值为0.84[5]。

总结所有资料后，概括来说，一般认为橙矮星系统可以为地外生命提供适宜生存的环境的主要原因有以下几点：

  • 它们能够在非紫外线光谱区中发出足够的辐射[6]以使行星表面的温度允许液态水的存在。
  • 它们稳定在主序星时期中的时间也比太阳这样的G型恒星更长，因此生命在围绕K型主序星的行星上能够演化发展的时间也更长。[7][8]
  • 橙矮星的适居带范围从0.1AU-0.4AU到0.3AU-1.3AU[9]，当然，适居带的具体范围取决于恒星的大小，通常情况下，橙矮星适居带内的行星离母星足够远，这避免了行星在地质时间内被潮汐锁定，并且恒星耀斑的活动足够低，不会对生命造成致命影响。相比之下，红矮星不仅恒星活动过多，适居带内的行星也会迅速被潮汐锁定，使其不太可能适合生命存在。
  • 考虑到橙矮星比G型主序星有更长的寿命，因此在它们周围的行星上，复杂生命出现的几率可能比类太阳恒星周围的行星要高[10]。K型主序星周围的一些行星是地外生命的潜在候选者[7]。


特征

橙矮星属于K型主序星[11]，质量在0.6M☉-0.9M☉[12]，温度为3500K-5000K[13]，但是，温度低于4000K的主序星(涵盖低质量橙矮星)通常不被认作橙矮星，而是归入红矮星的范畴。由于恒星的寿命与其质量和光度成反比，因此橙矮星的生命周期很长[11]。和像太阳这样的G型主序星的100亿年寿命相比，K型主序星可以在主序星时期中停留200到400亿年[4]。这类恒星在宇宙最常见的恒星中排名第二，数量大约为9%。相比之下，红矮星的数量则占到大约80%，排名第一[14]。

适居带

橙矮(K型主序星)的适居带大约在距离恒星0.1AU-0.4AU到0.3AU-1.3AU之间[9]。在这里，行星接收到的紫外线辐射相对较少，尤其是在适居带外边缘的时候更是如此。这对生命的演化发展是有利的，因为这意味着行星可以接收到足够的辐射能量以让液态水存在于行星地表，同时也不会有致命量的辐射摧毁生命[9]。

不过按平均值来说，橙矮星的适居带距离它们的恒星的平均距离在0.5到1个AU之间，需要注意的是，这个距离会根据母恒星的大小和光度而有所不同。在0.64R☉的K5型橙矮星系统中，适居带距离恒星的范围是0.342到0.67AU，而在0.83R☉的K0型橙矮星系统中，这个范围将在0.604到1.188 AU之间[15]。在这种距离上并考虑到恒星质量，任何在这类橙矮星系统中可能存在的系外行星都会因为距离母恒星足够远而不会被潮汐锁定，且不会受到来自母恒星的日冕物质抛射的影响[16]。然而，最后一点对橙矮星来说并不像对红矮星那么重要，因为橙矮星要稳定得多。在它们的初始阶段，M级恒星的恒星耀斑会在数月内会变暗多达40%，还可以产生能够在几分钟内使光度加倍的耀斑[17][18]。

生命相关

在非正式用语中，这些恒星被称为“金凤花星”，因为它们介于G型和M型之间，表现出两者所具有的优点而没有理论上的缺点[7]。在2014年1月发表在《天体生物学》杂志上的一项研究中，天体物理学家René Heller和John Armstrong讨论了存在比地球更适合生命存在的系外行星的可能性，他们称之为超级适居行星。建议的特征之一是行星属于K型主序星(橙矮星)系统。

已发现的系外行星

橙矮星周围可能适居的行星

参见

天体生物学

行星适居性

参考资料

  1. ^ 1.0 1.1 Heller,René;Armstrong,John. 超級適居世界. 天体生物学. [2014]. （原始内容存档于2021-12-29）. 
  2. ^ G.M.H.J.Habets and J.R.W.Heintze. Empirical bolometric corrections for the main-sequence. 天文学和天体物理学增刊46(1981), pp.193-237. [2021-12-29]. （原始内容存档于2019-07-17）. 
  3. ^ 存档副本. [2021-11-16]. （原始内容存档于2021-11-16）. 
  4. ^ 4.0 4.1 Astrobio(Staff). 恆星決定了它們周圍的生命(2009-08-12). 互联网档案馆(存档). [2015-06-11]. 原始内容存档于2015-06-11. 
  5. ^ PHL. PHL系外行星目錄(最後更新於2019年12月5日). [2021-04-27]. 原始内容存档于2021-04-27. 
  6. ^ Lisa Grossman. 太陽也許不是「金發姑娘」型恆星. ScienceNews. [2009-11-18]. （原始内容存档于2021-12-27）. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 Shiga, David. 橙矮星適合生命. New Scientist. [2021-12-27]. （原始内容存档于2021-12-27）. 
  8. ^ Tudor Vieru. 生命可以很容易地在橙矮星周圍演化發展. SOFTPEDIA. [2021-05-07]. （原始内容存档于2021-12-27）. 
  9. ^ 9.0 9.1 9.2 Merchant, David. 存档副本. Alien Realities. [2021-12-27]. （原始内容存档于2021-12-27）. 
  10. ^ Loeb, Abraham. 關於比鄰星和TRAPPIST-1系統的生物多樣性研究. arXiv. The Astrophysical Journal Letters. [2017]. （原始内容存档于2021-12-27）. 
  11. ^ 11.0 11.1 Munas, Fil. 《地球的使命》第16頁 ISBN 978-0578143330. 新作家出版社. [2014]. （原始内容存档于2022-01-02）. 
  12. ^ Croswell, Ken(1999). 壯麗的宇宙 第80頁 ISBN 978-0684845944. [2022-01-02]. （原始内容存档于2022-01-02）. 
  13. ^ 大英百科全书. 恆星分類. [2022-01-02]. （原始内容存档于2021-05-03）. 
  14. ^ Croswell, Ken (1997). 行星探索:系外太陽系的史詩追尋 ISBN 0684832526. 自由报刊. [2015]. （原始内容存档于2022-01-02）. 
  15. ^ Cuntz, Manfred; Guinan, Edward F.; Kurucz, Robert L. (2009). 《主序星的光球層、色球層和耀斑輻射造成的生物損傷》. 国际天文学联合会论文集5(S264)：419-426. （原始内容存档于2023-01-16）. 
  16. ^ PHL. 《HEC: Graphical Catalog Results》. （原始内容存档于2023-01-16）. 
  17. ^ Croswell, Ken（2001年1月27日）. 《Red, willing and able》. （原始内容存档于2023-01-16）. 
  18. ^ Croswell, Ken（2001年1月27日）. 《Red, willing and able》. KenCroswell.com. （原始内容存档于2008-04-30）. 
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