##

这张复合红外与光学图像展示了距离地球约120光年的年轻类太阳恒星HD61005。放大的图像由钱德拉X射线天文台的X射线观测数据与哈勃空间望远镜的红外观测数据合成，揭示了这颗年轻恒星正在吹出气泡，即向外膨胀其天体球层。图片来源：NASACXC约翰霍普金斯大学C.M.Lisse等；红外数据：NSFNOIRLabCTIODECaPS2；图像处理：NASACXC史密松天体物理中心N.Wolk

年轻的恒星以强烈的辐射和强劲的星风著称。它们能够塑造周围的气体环境，既可能促进也可能抑制其他恒星的形成，具体取决于所处条件。这些强劲的星风还会产生另一效应：使恒星周围气体膨胀，形成气泡状结构。

我们的太阳也发生了同样的现象，并形成了这样一个气泡，其科学名称为日球层。日球层内充满高温气体，温度相对于星际介质（ISM）更高。这种高温气体向外膨胀，进入周围的星际介质，从而将日球层撑开。

在一项新研究中，一组科学家对外围环绕另一颗类太阳恒星的膨胀气泡进行了成像。这颗恒星名为HD61005，其年龄远小于太阳。它正处于主序星阶段的早期形成阶段，为天文学家提供了长期期待的观测机会。尽管我们能够探测到太阳的太阳风层（日球层），但由于地球位于其中，观测受到限制。而从外部对这类结构进行观测，尤其是针对一颗如此年轻的恒星，有助于追溯此类结构的演化过程。

利用钱德拉X射线天文台首次解析一颗主序G型恒星的星周球（Astrosphere）的研究，将发表于《天体物理学杂志》。该研究由约翰斯霍普金斯大学应用物理实验室天文学家凯里利塞担任首席作者。该研究目前可在arXiv预印本平台获取。

恒星在X射线波段发光，源于其周围日冕大气中高温碰撞等离子体所发出的光子。然而，恒星还会在广阔空间范围内产生微弱的X射线辐射，这是因为电离的、高压力的恒星风从日冕向外吹出，在局部星际介质中吹出一个气泡状空腔（称为恒星球）。

这意味着存在两种X射线辐射源：其一是恒星日冕中的等离子体；其二是恒星风与周围较冷的星际介质相互作用时产生的辐射，这种相互作用发生在恒星风向外膨胀并撞击星际介质的过程中，从而产生可观测的X射线。

钱德拉X射线天文台的ACISS成像光谱仪探测了这些X射线辐射，再结合哈勃空间望远镜的红外仪器观测数据，天文学家得以重构这颗年轻恒星的活动过程及其周围星周球（astrosphere）的膨胀现象。

由于恒星在运动，其Astrosphere（恒星风与星际介质相互作用形成的包层）并非完美的球形，而更接近彗星状：朝向运动方向的一侧大致呈球形，而背向运动方向的一侧则被拉伸成一条细长的尾迹。

这张艺术家概念图展示了HD61005恒星周围的天体球层。弓形激波位于左侧，即恒星运动的方向；尾迹向右延伸。图片版权：美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心概念图像实验室

作为一颗年轻的恒星，HD61005的粒子风速度约为太阳的三倍，密度则为太阳的25倍。观测它吹胀周围气泡的过程，就如同回溯到太阳处于主序星早期阶段的演化时期。

数十年来，我们一直在研究太阳的天体球层，但却无法从外部观测它。约翰斯霍普金斯大学（位于巴尔的摩）的卡里利塞说道。他领导了这项研究，相关成果已发表于《天体物理学杂志》。此次钱德拉望远镜对一颗类似恒星的天体球层所获得的新观测结果，有助于我们理解太阳天体球层的形状，以及它在太阳演化并穿越银河系的过程中，数十亿年来所发生的变化。

太阳数十亿年来一直影响着地球生命的演化。随着人类不断迈入技术时代，太阳正日益展现出新的重要性。其剧烈的空间天气可能对卫星及地表基础设施造成损害。太阳的天球层是整个系统的一部分，因此对其深入理解有助于我们认识空间天气对人类的影响。

我们每天都受到太阳的影响，不仅来自它发出的光，还来自它吹向太空的太阳风，这种太阳风会影响我们的卫星，甚至可能影响前往月球或火星的宇航员。哈佛史密松天体物理中心（CfA）的共同作者斯科特沃尔克表示，HD61005周围星周球的这张图像，为我们了解太阳在其演化早期阶段的太阳风特征提供了重要信息。

这些图表展示了主序阶段、类太阳恒星随时间演化的过程。左图显示恒星自转速率随年龄增长而逐渐减慢；右图显示恒星X射线辐射输出随年龄增长而逐渐减弱。总体而言，年轻恒星具有更高的角动量，因此自转更快，并通过更剧烈的磁重联过程产生更热的日冕以及更强的非热XUV辐射。作者解释道。图片版权：Lisse等，2026年，《天体物理学杂志》

这并非天文学家首次研究该恒星。对HD61005的红外观测使天文学家将其昵称为飞蛾。该恒星被大量尘埃所环绕，其形态酷似飞蛾的双翼。这类物质类似于太阳系中的柯伊伯带，主要由行星形成过程遗留下来的物质构成。观测表明，其周围物质的密度约为太阳周围同类物质密度的千倍。

我们可以将其视为蛾翼状结构，这是由于观测角度所致。因为我们正以侧向视角观测HD61005，因此能够以横截面形式看到这些‘翅膀’，呈现为向后扫掠的结构，而非将其投影在天空平面及黄道盘面上、仅表现为椭球形主盘外侧的额外边缘。研究人员解释道。

有一句俗语说飞蛾扑火，共同作者布拉德斯尼奥斯说道。他此前就职于哈佛史密松天体物理中心（CfA），目前任职于非营利机构MITRE，该机构参与联邦资助的研究项目。在HD61005这个案例中，‘飞蛾’无法轻易逃离‘火焰’，因为它就诞生于其附近，且可能依靠环绕它的盘状结构而持续存在。

这些翼状结构可能是一种瞬态现象。它们所含的尘埃颗粒比主盘中的要小得多，其寿命可能等于这些颗粒被磨碎所需的时间。或者，它们也可能是更持久或长期存在的，由较大的盘面不断补充尘埃物质。

HD61005周围的星周盘形状酷似飞蛾的翅膀，因此天文学家为这颗年轻的恒星取了一个昵称——飞蛾。图片版权：美国国家航空航天局（NASA）、欧洲航天局（ESA）、亚利桑那大学G.Schneider及哈勃太空望远镜GO12228项目组。

我们注意到，莫西恩行为在年轻的恒星系统中应较为普遍，所有具有快速自转、强烈恒星风以及年轻且动力学温度较高的环星尘埃盘的年轻G型恒星，其盘结构都应呈现出与之相关的尘埃翼。研究人员解释道，正是得益于日益先进的X射线观测能力，我们才得以探测到这类现象；即便如此，其恒星风泡仍需具备较高的面亮度。

蛾翅状结构是一种有趣的天体现象，但真正推动这项研究的是天体层。问题是，对于年轻的类太阳恒星而言，为何我们难以发现更多拥有类似天体层的恒星？

为何并非所有年轻的零龄主序星都展现出像HD61005那样显著且可分辨的X射线天球层？，作者写道，毕竟我们预期所有年轻的晚型恒星在其生命早期都会产生非常强烈的恒星风。

这取决于本地星际介质的密度。

这些恒星也必须位于中性物质密度显著增强的周围区域；而当它们进入主序阶段时，所需的高密度环境只能通过偶然位于星系中某处致密星际云内来实现。研究人员解释道：HD61005的天球层之所以能被地球上的观测设备探测到，正是由于其紧凑结构与强烈恒星风通量共同作用于局部致密介质所导致的结果。

允许HD61005形成X射线天球的致密星际介质，同样促使其翼状结构的形成。相关研究表明：我们发现，颜色与形态上的不对称性可合理地通过……恒星穿越致密星际介质云时的运动来解释。

我们的年轻太阳必然曾经历过与HD61005当前阶段非常相似的演化阶段，也曾穿越过星际介质中密度更高的区域。

我们的太阳在其年轻时期很可能也曾处于类似状态，当时它大约1亿岁，正穿越星际介质中密度较高的区域。研究人员指出，这一事实进一步支持了通过观测HD61005来增进我们对太阳认知的观点。

因此，基于航天器观测数据构建的太阳系日球层模型，不仅为未来日球层探测任务提供科学依据与技术需求，也可用于开展对该系统的相关研究；而我们最新的钱德拉X射线天文台观测数据，则可用于对这些模型进行检验与校准。

相关知识

天体球是一种用于演示天体位置和运动的球形模型，通常以地球或观测者为中心，将恒星、行星等天体投影在球面上。它帮助理解赤道坐标系、黄道带、昼夜交替及四季变化等天文现象，广泛应用于天文教学与科普展示中。通过旋转和倾斜，可直观呈现不同纬度、时间下的星空分布，是基础天文教育的重要工具。

BY: Evan Gough

FY: AI

如有相关内容侵权，请在作品发布后联系作者删除

转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处