星星如何影响其行星的构成？这又对遥远世界的宜居性意味着什么？
加州大学洛杉矶分校（Carnegie）的卢克·布奥马（Luke Bouma）正在探索一种全新的方式来探测这个关键问题——利用自然形成的空间天气站，在至少10％的M型矮星早期阶段围绕它们运行。他将在第247届美国天文学会（American Astronomical Society）会议上展示他的工作。
这篇论文同样发表在《天体物理学快报》（The Astrophysical Journal Letters）上。
艺术家对M矮星TIC 141146667周围空间天气的描绘。电离气体环面由恒星的磁场和旋转塑造，恒星两侧有两个紧密的团块。图片来源：纳维德·马尔维
1. M型矮星与其行星我们知道，绝大多数M型矮星——比我们的太阳更小、更冷、更暗——至少拥有一个地球大小的岩石行星。大多数行星的环境不适宜居住：太热无法维持液态水或大气，或者因频繁的恒星耀斑和强烈辐射而不利于生命。然而，这些星球仍可成为了解恒星如何塑造行星周围环境的有趣实验室。
布奥马解释说：“星星确实会影响其行星。显而易见的是，它们通过光线——我们很擅长观测——以及粒子——即空间天气，例如太阳风和磁暴——对行星产生影响；后者在遥远距离上更难研究。” “这让人非常沮丧，因为我们知道在自己的太阳系中，粒子有时对行星的影响比光更重要。”
但天文学家如何在遥远的恒星周围设置空间天气站？
2. M型矮星TIC 141146667的空间天气概念图
艺术家对M矮星TIC周围空间天气的概念141146667展示了磁力线。图片来源：纳维德·马尔维
（磁场线已标示）—— 画师：Navid Marvi，Carnegie Science
3. 与圣安德鲁斯大学的莫伊拉·贾丁（Moira Jardine）合作布奥马聚焦于一种奇特的M型矮星——复杂周期变星（complex periodic variable）。这些年轻、快速自转的星星被观测到出现反复的亮度下跌。天文学家不确定这些亮度下降是由星斑引起，还是由围绕恒星的物质导致。
“很久以来，没有人确切知道该如何解释这些奇怪的小暗淡波动。” “但我们证明它们能告诉我们关于恒星表面上方环境的一些信息。”
4. “光谱电影”揭示冷等离子体环布奥马和贾丁通过制作其中一个复杂周期变星的**“光谱电影”**，证明这些亮度下跌是由被恒星磁层捕获的大块冷等离子体形成的。它们被磁场牵引随星旋转，形成一种类似甜甜圈的结构——环（torus）。
“一旦我们理解了这一点，这些暗淡波动就不再是奇怪的谜团，而成为了空间天气站。” “等离子体环让我们能够了解这些星星附近物质的分布、运动方式以及受到恒星磁场的影响强度。”
布奥马和贾丁估计，至少10％的M型矮星在其早期阶段可能出现类似的等离子体特征。因此，这些空间天气站可以帮助天文学家深入了解恒星粒子如何影响行星条件。
5. 后续研究方向接下来，布奥马希望揭示环中物质的来源——是来自恒星自身，还是外部物质。
“这是一次偶然发现的绝佳例子，我们没有预料到会发现它，但它为我们理解行星-恒星关系提供了新的窗口。” “我们尚不清楚围绕M型矮星的任何行星是否宜居，但我确信空间天气将是回答这一问题的重要部分。”