比太阳更热的恒星还能支持生命形成吗？

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编译：姜力萌

校对：钟艺

排版：邱和琴

后台：朱宸宇

图1：主序恒星类的典型大小比较

图源：NASA戈达德太空飞行中心

虽然大多数潜在的宜居世界都围绕着红矮星运行，像是TRAPPIST-1e、Kepler-186f围绕着温度大概在2000 K-4000 K的红矮星运行，但我们也知道更大更亮的恒星也能孕育生命（比如我们自己的太阳）。所以说，一颗恒星究竟大到、亮（热）到什么程度却依然还能拥有一个有生命的世界呢？这就是《天体物理学杂志增刊系列》（The Astrophysical Journal Supplement Series）最近发表的一篇文章所探讨的问题。

先来简单介绍一下稳定的主序星（比如太阳）：主序星按颜色或光谱类型分类，每种类型都有一个字母代号。由于一些历史原因，这些类别经过复杂的讨论和重新整合后不再是按字母顺序排列的。红矮星是最冷、质量最小的恒星，属于 M 型。然后是更亮、更蓝、质量更大的 K、G、F、A、B型，最后是 O型。

而太阳就属于 G 型，是一颗黄色恒星。每个光谱类型又分为更细的等级，由 0-9编号，数字越小代表恒星越热。太阳细分的话属于 G2 类恒星，处在 G 类恒星中较暖的一端。

再来说一下宜居带的计算：它的内半径和外半径其实都是通过一些经验公式计算的，而公式中主要的影响因素里就有恒星的亮度和温度。随着光谱型等级逐渐升高，潜在宜居带会逐渐远离恒星，但同时范围也会变大。好消息是，这样一来宜居带里更有可能出现行星。坏消息是，恒星越大，寿命也就越短，很可能会使得生命没有足够的时间在一颗行星上进行演化。

当然，还有其它的因素可能不利于生命的演化。最大（也就是最亮最热）的那类恒星会发出大量的电离辐射，可能会横扫行星大气层让行星做回光秃秃的自己。因此，最大的B型和O型恒星不太可能孕育生命。

图2：不同光谱类型的宜居带有何不同

图源：NASA、ESA 和 Z. Levy（STScI）

那么 不那么极端的F 型恒星呢？它们比太阳亮一些，颜色再偏白一些而不是偏黄，稳定期约为 40 亿年，也足够生命演化和繁衍。它们还发出比G型恒星更多的、可能帮助了地球生命产生的紫外线辐射。所以， F 型星拥有宜居行星的几率有多大？

为了回答这个问题，本文一开始提到的发论文的研究小组查阅了已知系外行星数据库：已知约有80颗F型主序星至少有一颗行星；其中，有18个系统的系外行星至少有一部分轨道位于恒星的宜居带；其中有一颗系外行星，即 38 Virginis b，始终位于宜居带。据小组最终的统计结果，大约有5%-20%的F型恒星有可能存在生命。

F型恒星只占银河系主序恒星的3%，相较于红矮星和G型恒星，它们的紫外线过多，以至于可能会对宜居世界的形成有害。但是，地外生命天文学家们也可能会对像太阳这样的G型恒星提出类似的论点。正如这项研究表明的那样，在寻找生命世界的过程中，我们不应该排除太阳更明亮的表亲。 广撒网、多看看，让我们拭目以待吧。

参考资料：

https://phys.org/news/2024-09-stars-hotter-sun-life.html

https://www.discovermagazine.com/the-sciences/6-exoplanets-in-our-universe-that-could-support-life-other-than-earth

https://en.wikipedia.org/wiki/Stellar_classification

https://www.planetarybiology.com/calculating_habitable_zone.html

Shaan D. Patel et al, Statistics and Habitability of F-type Star–Planet Systems, The Astrophysical Journal Supplement Series (2024). DOI: 10.3847/1538-4365/ad65eb

责任编辑：DAIKIN

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