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　　Io（木衛(wèi)一）是四顆伽利略衛(wèi)星中離木星最近的一顆。那里是一個有著劇烈火山活動的世界，火山噴發(fā)流出的熔巖可以綿延至 60 多公里之外，產(chǎn)生的氣體和塵埃羽狀物會從星球表面高高升起。

○木衛(wèi)一 Io 是個火山頻發(fā)的世界。 圖片來源：NASA/JPL/University of Arizona/DLR

　　Io 的火山噴發(fā)會噴出帶有密集帶電粒子的氣體，當(dāng) Io 繞著木星旋轉(zhuǎn)時，這些帶電氣體會像撥動吉他弦那樣，劃過木星的磁場線。這些撥動所產(chǎn)生的波會穿過磁場線，進(jìn)入木星，然后在那里發(fā)射出大量的射電輻射。這些射電輻射會隨著 Io 繞著木星的旋轉(zhuǎn)出現(xiàn)又消失。

　　○從 Io 噴發(fā)而出的帶電粒子會與木星的磁場相互作用，從而制造出美輪美奐的極光。 圖片來源：NASA/Hubble Heritage Team/ESA/John Clarke

　　受此啟發(fā)，天文學(xué)家一直懷疑相似的過程可能也發(fā)生在太陽系之外，他們預(yù)測恒星與行星間的相互作用也會產(chǎn)生射電輻射。在一篇剛發(fā)表于《自然天文》的論文中，研究人員認(rèn)為他們第一次觀測到了撥動恒星磁場線的行星。這一發(fā)現(xiàn)為探測和研究系外行星系統(tǒng)，以及它們周圍的環(huán)境提供了一種新穎而獨特的方法。

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　　天文學(xué)家分析了通過散布在歐洲各地的約 20000 個小型射電天線組成的低頻陣（LOFAR）所繪制的天空地圖。近十年來，LOFAR 一直在掃描天空，它已經(jīng)積累了足夠的數(shù)據(jù)可以看見那些非常昏暗的天體。

　　研究人員繪制了由 LOFAR 探測到的所有射電輻射，然后將這張圖與蓋亞（Gaia）太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的一張銀河系中的恒星的圖重疊。這么做的目的是為了篩選出那些來自恒星的射電源，過濾掉來自遙遠(yuǎn)天體的，比如星系。

　　最后，他們發(fā)現(xiàn)了GJ 1151，這是一顆低質(zhì)量的紅矮星（M矮星）。紅矮星是銀河系中最常見的恒星類型，它們比太陽小得多、溫度也低得多，但卻有著強大的磁場，因此圍繞著它們的宜居行星會暴露在極強的磁場下。許多紅矮星旋轉(zhuǎn)得非常快，幾個小時就可以自轉(zhuǎn)一圈。這種旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生耀發(fā)。

　　GJ 1151 卻是一顆相對安靜的恒星，不像其它那些那么容易爆發(fā)。有意思的是，在研究人員對 GJ 1151 的四次觀測中，只觀察到了一次明亮的射電輻射，而且至少持續(xù)了 8 個小時，如此長時間的耀發(fā)不可能來自恒星的內(nèi)部。

　　這種射電耀發(fā)還有一個奇怪的性質(zhì)，那就是它所放出的光似乎是由那些作圓周運動的電子產(chǎn)生的，這有別于一般會出現(xiàn)在耀發(fā)中的情況。但如果說這樣的耀發(fā)源自于被行星噴發(fā)而出的帶電粒子通過了該恒星的磁場，那一切就說的通了。

　　因此研究人員認(rèn)為，這種強射電輻射是來自一個隱藏著的地球大小的行星。

　　○紅矮星的磁場與繞其旋轉(zhuǎn)的行星間的相互作用。 圖片來源：Danielle Futselaar

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　　有幾種方法或許可以證實耀發(fā)確實來自一顆系外行星。例如研究人員可以繼續(xù)監(jiān)測 GJ 1151 的射電波，如果他們發(fā)現(xiàn)耀發(fā)有規(guī)律地發(fā)生三到四次——也許每公轉(zhuǎn)一次就會發(fā)生一次——那將可被視作為“黃金標(biāo)準(zhǔn)”。

　　或者他們可以使用現(xiàn)有的行星搜尋方法，盡管每種方法都有其局限性：徑向速度法觀察行星對其母星的引力牽引，但這種方法最適用于木星大小的大型行星；凌日法觀察的是當(dāng)一顆行星從恒星和地球之間經(jīng)過時，恒星的光線是否下降，在這種情況下，行星和恒星必須與我們的視線直接對齊，但只有不到1% 的行星會完美的對齊。

　　到目前為止，要從這些技術(shù)中得到證實還是很困難的。在一篇發(fā)表于《天體物理學(xué)報通信》的相關(guān)論文中，研究人員報告了他們用徑向速度法，在加納利群島用專門的行星搜尋儀器進(jìn)行搜索，但沒有在 GJ 1151 附近找到任何行星。這一結(jié)果表明，如果有這樣的行星存在，其質(zhì)量必須小于地球的 5 倍。

　　另一個尋找行星的項目是CARMENES，它已經(jīng)研究了 300 多顆紅矮星，其中也包括 GJ 1151。CARMENES 是一個對小行星有著更高靈敏性的計劃，但目前其巡天任務(wù)還沒有完成。研究人員說，即使 CARMENES 沒有發(fā)現(xiàn) GJ 1151 附近的行星，那也只是降低了它可能的質(zhì)量上限。

　　這些技術(shù)的局限性正好說明了為什么一個全新的尋找系外行星的方法將會受到熱烈歡迎。類地行星圍繞在紅矮星周圍要比在氣態(tài)巨行星周圍常見得多，這意味著 LOFAR 可能會發(fā)現(xiàn)更多的行星與恒星間的相互作用。

　　研究人員估計，LOFAR 能發(fā)現(xiàn)的額外行星數(shù)量數(shù)將會在數(shù)十到數(shù)百顆之間。未來，由遍布世界的數(shù)千個射電望遠(yuǎn)鏡組成的平方千米陣（SKA）會具有更低的探測頻率，從而發(fā)現(xiàn)更多的行星。

　　參考來源：

• https://www.nature.com/articles/s41550-020-1025-3
• https://www.quantamagazine.org/new-exoplanet-search-strategy-claims-first-discovery-20200218/
• https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-02/nyu-spn021520.php
• https://carmenes.caha.es/ext/instrument/index.html
• https://www.nature.com/articles/s41550-020-1011-9

總結(jié)

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