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一顆年輕的行星圍繞著一顆脾氣暴躁的紅矮星旋轉，它的軌道正在以不可預測的方式發生變化。 它距離母恆星如此之近，以至於它經歷了持續的、洶湧的能量爆炸，蒸發了它的氫大氣層，導致它從行星上噴出。

但在用哈勃太空望遠鏡觀測的一個軌道上，這顆行星看起來根本沒有失去任何物質，而一年半後用哈勃觀測的軌道顯示出明顯的大氣層損失跡象。

軌道之間的這種極端變化震驚了天文學家。 新罕布什爾州漢諾威達特茅斯學院的基斯利·羅克利夫說：“當一顆行星經過其恆星前方時，我們從未見過大氣逃逸在如此短的時間內從完全不可檢測到非常可檢測。” “我們真的期待一些非常可預測、可重複的事情。但結果很奇怪。當我第一次看到這個時，我想‘這不可能是對的。’”

羅克利夫同樣困惑地發現，當它可被探測到時，行星的大氣層正在膨脹。 在前 就像快速行駛的火車上的車頭燈一樣。 “這個坦率地說奇怪的觀察是對行星演化的建模和物理學的壓力測試案例。這個觀察非常酷，因為我們正在探索恆星和行星之間的這種相互作用，這種相互作用實際上是最極端的，“ 她說。

母星 AU Microscopii (AU Mic) 距離地球 32 光年，擁有迄今為止觀測到的最年輕的行星系統之一。 這顆恆星的年齡還不到 1 億歲（太陽的年齡只有 46 億歲的一小部分）。 最裡面的行星 AU Mic b 的軌道周期為 8.46 天，距離恆星僅 600 萬英里（大約是水星與太陽距離的 1/10）。 這個膨脹的氣態世界的直徑約為地球的四倍。

AU Mic b 是由 NASA 的斯皮策太空望遠鏡和 TESS（凌日系外行星勘測衛星）太空望遠鏡於 2020 年發現的。它是通過凌日方法發現的，這意味著當行星從恆星前方穿過時，望遠鏡可以觀察到恆星亮度的輕微下降。

像 AU Microscopii 這樣的紅矮星是我們銀河系中最豐富的恆星。 因此，它們應該擁有我們銀河系中的大部分行星。 但像 AU Mic b 這樣繞紅矮星運行的行星是否適合生命存在？ 一個關鍵的挑戰是年輕的紅矮星具有凶猛的恆星耀斑，會噴出致命的輻射。 這個高度活躍的時期比太陽這樣的恆星持續的時間要長得多。

耀斑由強烈的磁場提供動力，這些磁場與恆星大氣的翻滾運動糾纏在一起。 當糾纏變得過於激烈時，場會破裂並重新連接，釋放出巨大的能量，其能量比太陽爆發時釋放的能量高 100 到 1,000 倍。 這是一場激烈的煙花表演，狂風、耀斑和 X 射線炸毀所有靠近恆星運行的行星。 羅克利夫說：“這創造了一個真正不受約束、坦率地說、可怕的恆星風環境，影響著地球的大氣層。”

在這些炎熱的條件下，在恆星誕生後的前一億年內形成的行星應該會經歷最多的大氣逃逸。 這最終可能會完全剝奪行星的大氣層。

“我們想找出什麼樣的行星能夠在這些環境中生存。當恆星安定下來時，它們最終會是什麼樣子？最終是否有適合居住的機會，或者它們最終會成為被燒焦的行星嗎？” 羅克利夫說。 “它們最終會失去大部分大氣層，而倖存的核心會變成超級地球嗎？我們真的不知道這些最終的成分是什麼樣的，因為我們的太陽系中沒有類似的東西。”

雖然恆星的眩光使哈勃無法直接看到行星，但望遠鏡可以測量恆星表面亮度的變化，這是由於行星經過恆星時氫從行星中逸出並使星光變暗而引起的。 大氣中的氫已經被加熱到逃離地球引力的程度。

AU Mic b 大氣流出量發生了前所未見的變化，這可能表明宿主紅矮星爆發的迅速和極端的變化。 由於恆星有很多翻滾的磁力線，因此存在如此多的變化。 對於其中一次行星凌日期間氫缺失的一種可能解釋是，七小時前看到的一次強大的恆星耀斑可能已將逃逸的氫光電離到對光透明的程度，因此無法檢測到。

另一種解釋是，恆星風本身正在塑造行星外流，使其有時可觀測到，有時不可觀測，甚至導致一些外流在行星本身之前“打嗝”。 研究人員表示，一些模型預測了這種情況，例如加州大學聖克魯斯分校的約翰·麥肯和露絲·穆雷-克萊的模型，但這是第一種觀察到的證據，證明這種情況正在發生，而且達到瞭如此極端的程度。

哈勃對更多 AU Mic b 凌日的後續觀測應該為恆星和行星的奇怪變化提供更多線索，進一步測試系外行星大氣逃逸和演化的科學模型。

羅克利夫是該書的主要作者 科學論文 出版於 天文雜誌。

哈勃太空望遠鏡是美國宇航局和歐空局的國際合作項目。 美國宇航局位於馬里蘭州格林貝爾特的戈達德太空飛行中心負責管理這架望遠鏡。 位於巴爾的摩的太空望遠鏡科學研究所（STScI）開展哈勃科學業務。 STScI 由位於華盛頓特區的天文學研究大學協會為 NASA 運營