晚型恒星极紫外和X射线探测的科学目标与初步方案

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作   者：

田晖;  白先勇;  邓元勇;  李文显;  陈亚杰;  杨子浩;  徐昱;  陈何超;  刘贤雨; 

作者机构：

中国科学院国家天文台;  北京大学地球与空间科学学院; 

关键词：

系外行星;  极紫外辐射;  晚型恒星;  系外空间天气;  X射线辐射; 

期刊名称：

中国科学(物理学、力学、天文学)

i s s n：

1674-7275

年卷期：

2022 年 52 卷 011 期

页   码：

127-144

摘   要：

寻找地外生命是人类探索宇宙的核心目标之一.为实现这一目标,理解恒星及其周围宜居行星的联系非常关键.近年来,越来越多的学者意识到,空间天气的现象(即类似太阳活动对地球空间环境的影响)在太阳系外的恒星-行星系统中也存在.作为系外空间天气的主要源头,宿主恒星(主要是晚型主序恒星)的星冕及其磁活动所产生的电磁和粒子辐射可改变行星大气成分、导致行星大气逃逸、损害生物组织,进而影响系外行星上生命的起源与存续.然而,当前我们对星冕的了解极其匮乏,这严重制约了相关研究.本文建议尽快对宿主恒星的星冕及其活动规律进行全面、有效的监测.要实现这一目标,亟需建造新一代的极紫外和软X射线望远镜,在大约1-350 ?的波段(特别是170-285 ?和90-140 ?的极紫外波段)对少数邻近太阳系的、不同光谱型的宿主恒星(包括但不限于一部分已知潜在宜居行星的宿主恒星)开展长期、连续的光谱和测光观测.本文阐述了这些观测的详细科学目标,并提出了技术指标需求和初步的探测方案.利用这些观测,有望确切地探测到星冕物质抛射、冕洞和活动区冕环系统等大尺度结构,实现星冕磁场的常规测量,并极大地丰富我们对恒星耀斑和星冕等离子体性质的认识.此外,通过观测系外行星"凌星"期间该波段辐射的变化,还有望获得行星大气、电离层和磁层等关键信息.基于这些观测,将能实质性地推动太阳系外的空间天气研究,并准确评估其在宜居世界形成过程中的作用.