恒星超级耀斑对行星宜居性的影响
太阳与恒星天体物理
2019-09-04 v2 地球与行星天体物理
摘要
除了常规因素外，由行星宿主恒星引起的系外行星空间天气事件所产生的高能辐射在促进或破坏宜居性的条件中可发挥关键作用。在本文中，我们提出了首个恒星耀斑对宜居性因素的定量影响评估系统，重点强调恒星质子事件的影响。我们根据恒星黑子大小推导最大耀斑能量，并考察与耀斑相关的电离辐射对若干特征明确的类地系外行星的CO、H、N+O富大气的影响。我们基于粒子与重离子输运代码系统[PHITS]的模拟表明，在每个系外行星具有类地气压（1 bar）的情况下，即使对于Proxima Centauri b、Ross-128 b和TRAPPIST-1 e的行星表面，每个行星的估计地面剂量也不超过复杂（多细胞）生命存续的临界剂量。然而，当我们考虑来自这些宿主恒星的可能最大耀斑的影响时，在TRAPPIST-1 e和Ross-128 b的类地最低大气深度处估计剂量达到致命水平。活动恒星的大量日冕XUV辐射导致近距离系外行星的高大气逃逸率，表明大气深度可能远小于地球。在大气厚度为地球1/10的情景下，包括Proxima Centauri b和TRAPPIST-1 e在内的近距离行星的辐射剂量在其宿主恒星年耀斑发生频率下达到接近致命剂量水平。
引用
@article{arxiv.1906.06797,
title = {Impact of Stellar Superflares on Planetary Habitability},
author = {Yosuke A. Yamashiki and Hiroyuki Maehara and Vladimir Airapetian and Yuta Notsu and Tatsuhiko Sato and Shota Notsu and Ryusuke Kuroki and Keiya Murashima and Hiroaki Sato and Kosuke Namekata and Takanori Sasaki and Thomas B. Scott and Hina Bando and Subaru Nashimoto and Fuka Takagi and Cassandra Ling and Daisaku Nogami and Kazunari Shibata},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.06797},
year = {2019}
}
备注
37 pages, 19 figures, 4 tables. Accepted for publication in The Astrophysical Journal (on June 16, 2019), Version 2 (fixed typo)