首次检测到三颗类似太阳的恒星产生恒星风

奥地利维也纳大学的研究人员领导的国际研究团队首次直接探测到了三颗类太阳恒星的恒星风，通过记录它们的星际气泡的X射线辐射，并限制了这些恒星通过他们的恒星风的质量损失率。该研究目前发表在《自然·天文》杂志上。

星际气泡是类似于环绕我们太阳系的太阳圈的恒星的类比物，是由恒星风吹向充满气体和尘埃的星际介质形成的非常炽热的等离子体泡沫。研究类似太阳的低质量恒星的恒星风可以帮助我们理解恒星和行星的演化，最终了解我们自己的太阳和太阳系的历史和未来。恒星风驱动许多过程，将行星大气层蒸发到太空，因此导致大气质量的流失。

虽然行星的逃逸速率在一个小时甚至一年内都很微小，但它们在漫长的地质时期内起作用。这些损失会累积，并可能成为决定行星进化为宜居世界或无大气岩石的关键因素。尽管恒星风对恒星和行星的演化非常重要，但类似太阳的恒星的恒星风却难以限制。主要由质子和电子组成，它们还包含少量重的高电荷离子（如氧、碳）。正是这些离子通过从恒星周围星际介质的中性粒子中捕获电子而发出X射线。

由维也纳大学天体物理系的高级科学家Kristina Kislyakova领导的国际研究团队首次探测到了围绕三颗类太阳恒星（即处于它们生命最充实阶段的主序星）的星际气泡的X射线辐射，因此直接记录了这样的恒星风，使他们能够限制这些恒星通过他们的恒星风的质量损失率。

这些结果基于XMM-Newton太空望远镜的观测，目前已发表在《自然·天文》杂志上。研究人员观察了XMM-Newton望远镜的氧离子的谱指纹（所谓的谱线），并能够确定氧的数量，最终确定了这些恒星排放的总恒星风的质量。对于被探测到有星际气泡的三颗恒星，分别是70 Ophiuchi、epsilon Eridani和61 Cygni，研究人员估计它们的质量损失率分别为太阳质量损失率的66.5±11.1倍、15.6±4.4倍和9.6±4.1倍。这意味着这些恒星的恒星风要比太阳风强得多，这可能可以解释为这些恒星的磁活动更强。

研究的主要作者Kristina Kislyakova解释说：“在太阳系中，已经观测到了来自行星、彗星和太阳圈的太阳风电荷交换辐射，这提供了一个研究太阳风组成的自然实验室。由于信号微弱，从遥远恒星观测这种辐射要困难得多。除此之外，与恒星的距离使得很难将星际气泡发出的信号与望远镜视场上由于仪器效应“扩散”开的恒星本身的X射线辐射相区分开。我们开发了一个新算法，用于分离恒星和星际气泡对辐射的贡献，并检测到了源自主序星星风氧离子和周围中性星际介质的X射线电荷交换信号。这是首次探测到这类恒星星际气泡的X射线电荷交换辐射。我们估计的质量损失率可以作为恒星风模型的基准，并拓展我们对类太阳恒星风的有限观测证据。”

维也纳大学的共同作者Manuel Güdel补充道：“全球范围内已经进行了三十年的努力，以证实类太阳恒星的恒星风的存在并测量其强度，但到目前为止，只能通过它们对恒星或其环境的次要影响的间接证据暗示了这样的恒星风的存在。我们的小组之前曾试图从恒星风中探测无线电辐射，但只能对风力强度提出上限，而未能直接探测到恒星风。我们基于新的X射线结果为找到甚至成像这些恒星风直接探索了道路，并研究了它们与周围行星的相互作用。”

研究的共同作者、法国国家科学研究中心（CNRS）的研究员Dimitra Koutroumpa解释说：“未来，通过未来高分辨率仪器（例如欧洲阿提那任务的X-IFU光谱仪），将更容易实现直接探测X射线中的恒星风。X-IFU的高谱线分辨率将能够解析氧线（以及其他微弱线）的更精细结构和辐射比，而这些在XMM的CCD分辨率下很难区分，并提供对辐射机制的额外约束；是来自恒星的热辐射，还是来自星际气泡的非热电荷交换。”