Красный карлик: самый крутой, самый маленький и последний сияющий

11.03.2024
0
10 мин
379
Красный карлик: самый крутой, самый маленький и последний сияющий

Приветствую, друзья!

Как и мы, люди, звезды проходят разные этапы своего жизненного цикла.

Они начинаются как маленькие звезды и становятся одними из самых очаровательных элементов нашего ночного неба.

Эти мерцающие точки, которые мы видим наверху, являются результатом сложных процессов, которые занимают миллионы лет.

На этот раз давайте узнаем все о красных карликах, последних звездах, когда-либо сиявших во Вселенной.

Что такое красный карлик?

Звезды типа «Красный карлик» населяют нашу Вселенную больше всего.

Цифры показали, что 20 из 30 звезд вблизи нашей планеты являются красными карликами.

Эти звезды генерируют энергию за счет синтеза водорода в гелий.

Эти маломассивные звезды холоднее нашего Солнца.

Их довольно сложно увидеть невооруженным глазом из-за упомянутых особенностей.

Несмотря на их обилие, мы не можем увидеть ни одного невооруженным глазом.

Самый яркий красный карлик — Лакайль 8760 (Lacaille 8760, также AX Microscopii).

Его видимая звездная величина составляет +6,7, что чуть ниже предела видимости невооруженным глазом — около 6,5.

Красные карлики — самый распространенный тип звезд в нашей галактике.

Фактически, они населяют около 73% Млечного Пути.

Их число еще выше в эллиптических типах галактик.

Хотя красные карлики одинаково малы, они отличаются от коричневых карликов.

Коричневых карликов называют «неудавшимися звездами».

Такое прозвище им дали потому, что эти звездные объекты никогда не достигают критической точки превращения водорода в гелий.

Известные звезды красных карликов включают Проксиму Центавра (Proxima Centauri), Звезду Барнарда (Barnard’s Star), Вольфа 359 (Wolf 359), Лакайля 8760 (Lacaille 8760), Глизе 876 (Gliese 876) и Трапписта-1 (Trappist-1) среди других.

красный карлик

Характеристики красного карлика

  • Спектральный класс: тип K или M;
  • Масса: менее 0,8 массы Солнца;
  • Температура: около 2500–4000 К;
  • Светимость: около 0,0001–0,8 солнечной светимости;
  • Продолжительность жизни: от миллиардов до триллионов лет.

Звезды красных карликов имеют от 7% до 50% массы Солнца.

Обычно они относятся к спектральному классу K или M.

Их размеры составляют несколько десятых диаметра Солнца.

Эти звезды имеют менее 10% солнечной светимости.

Из-за своего размера они также имеют более низкую температуру поверхности по сравнению с нашим Солнцем.

В то время как температура нашего Солнца составляет 5778 К, температура фотосферы красного карлика составляет от 2500 до 4000 К.

Ее красноватый оттенок является показателем такой низкой температуры.

Характеристики красного карлика

Красные карлики переживут другие звезды во Вселенной.

Их жизнь может длиться от миллиардов до триллионов лет.

Это возможно благодаря конвекции.

Благодаря этому процессу гелий в ядре, образовавшийся в результате термоядерного синтеза, переносится во внешние слои.

Он остывает на поверхности и опускается только для того, чтобы снова нагреться. Процесс продолжается. Именно так достигается состояние баланса или равновесия.

Именно из-за конвекции красные карлики не станут красными гигантами.

Шансов на расширение нет.

Они полностью конвективны и полностью сжигают топливо.

Со временем они станут только меньше и горячее.

Звезды, которые не обладают такой конвективной способностью, сжигают только около 10% водорода своего ядра.

Затем это заставит звезду расширяться, когда ее водород исчерпается.

Жизненный цикл красного карлика

Жизненный цикл красного карлика

Звезды красных карликов рождаются так же, как и другие звезды.

Все они начались в туманности или молекулярном облаке.

Это большое облако состоит из газа и пыли.

Под действием гравитации эти частицы притягиваются друг к другу.

Затем газ коллапсирует и образует молодую звезду, называемую протозвездой.

Протозвезда еще не звезда, потому что она еще не сжигает водород.

Синтез водорода у красных карликов начинается, когда он достигает критической температуры.

Достигнув его, красные карлики генерируют энергию посредством ядерного синтеза в своем ядре.

В ходе этого процесса водород превращается в гелий.

Этот процесс займет очень много времени.

Как вы думаете, что произойдет, когда у красного карлика наконец закончится водород для горения?

Процесс охлаждения

Красный карлик утонет и станет синим карликом, когда израсходует большую часть своего водорода.

Во Вселенной еще не сформировался ни один синий карлик, так что это предсказанный класс звезд.

На этом этапе температура поверхности звезды увеличится.

И в результате он станет более светящимся.

Это повышение температуры отражается на его более синем цвете, в честь которого назван этот класс.

Выгорание

Когда его горящая способность подойдет к концу, синий карлик станет белым карликом.

Со временем он станет прохладнее.

На этом этапе звезда выбросит свою внешнюю оболочку.

Это вытеснение приведет к образованию планетарной туманности.

Процесс охлаждения белого карлика медленный и занимает около триллионов лет.

После этого он достигнет своей окончательной формы, став черным карликом.

Этот теоретический остаток звезды уже остыл. Он больше не излучает свет и тепло.

Черный карлик называют «теоретическим остатком», потому что ни один красный карлик еще не достиг поздних стадий своей жизни.

Оценки показывают, что самые холодные белые карлики во Вселенной потеряли лишь 0,2% (или меньше) своего тепла.

Это еще долгий путь!

Особенности: обитаемость

Особенности: обитаемость

Было обнаружено, что вокруг некоторых звезд красных карликов вращаются экзопланеты в обитаемой зоне.

Это означает, что существует вероятность появления жидкой воды на поверхности.

С этим мнением согласны и спутник НАСА для исследования транзитной экзопланеты (TESS), и космический телескоп «Кеплер».

Примерно 4 миллиарда красных карликов в нашей галактике, возможно, содержат планеты, подобные Земле.

В это число входят только планеты, сравнимые с нашей.

От супер-Земли до Юпитера, от газового гиганта до земного — возможности безграничны.

В целом вокруг красных карликов существует около 60 миллиардов обитаемых экзопланет, которые потенциально могут стать нашим следующим домом.

Хорошо, если красные карлики потенциально смогут поддерживать жизнь, потому что они будут делать это в течение длительного времени.

Давайте посмотрим на факторы и возможности.

Расстояние

Отличительной особенностью красного карлика является то, что это холодная звезда.

Это не принесет большой пользы, если речь идет о поддержании жизни.

Ее тепло не сможет достичь экзопланеты, если она находится очень далеко.

Короче говоря, планета должна быть ближе, чтобы поддерживать жизнь.

Подумайте о расстоянии Меркурия от нашего Солнца или ближе.

Хотя это создаст некоторые проблемы.

Если планета окажется так близко к своей звезде, существует большая вероятность того, что она окажется приливно-отливной.

Что это значит?

Приливная блокировка означает, что к звезде обращена только одна сторона планеты.

Это будет единственная часть, которая будет получать свет и тепло.

Другая сторона будет очень холодной и навсегда погрузится во тьму. Этот сценарий затруднит процветание жизни.

Нагревание

Проблему распределения тепла на планете можно решить, если на ней будет большой океан.

Этот океан может помочь в распределении тепла, исходящего от его красного карлика, через поток воды.

Однако это продлится не так долго.

На планету, скорее всего, влияют гравитационные силы, поскольку она расположена так близко к звезде.

Это сожмет планету и сделает ее настолько горячей, что вся ее вода в конечном итоге высохнет.

Выход энергии

Выход энергии

Есть много факторов, которые могут повлиять на выход энергии карликовых звезд.

С ними может случиться многое, например, звездные пятна и мощные вспышки.

Эти явления окажут огромное влияние на потенциально обитаемые планеты.

Звездные пятна могут влиять на свет, излучаемый красным карликом.

Оно уменьшается примерно на 40% и, таким образом, делает планету холоднее.

Хуже всего то, что это может длиться до нескольких месяцев. В эти периоды океаны замерзнут.

Еще одно событие, влияющее на возможности жизни вокруг красного карлика — звездная вспышка.

Это происходит из-за сильных и ускоренных магнитных полей.

Эти мощные магнитные поля вокруг красных карликов малой массы озадачивают даже экспертов в астрофизике.

Во время вспышки яркость звезды внезапно возрастает всего за несколько минут.

Столь большая вспышка могла бы легко сжечь атмосферу планеты, учитывая ее расстояние от звезды.

Программа HAZMAT (Habitable Zones and M dwarf Activity across Time — Обитаемые зоны и активность М-карликов во времени) НАСА и ЕКА (Европейское космическое агентство) была создана для большего изучения воздействия этих вспышек на атмосферу экзопланет.

Звездное излучение

Красный карлик быстро вращается.

Он генерирует ультрафиолетовое излучение, а также сильный звездный ветер.

Планеты в обитаемой зоне этой звезды-хозяина должны находиться близко, чтобы поддерживать жизнь.

При этом она получает больше радиации, которая, скорее всего, разрушит ее атмосферу.

Суровая погода

Близость планеты к красному карлику оказывает большое влияние на ее атмосферу и погоду.

Он будет подвергаться сильному звездному ветру со стороны своей звезды.

Магнитный щит планеты может защитить ее от такой суровой космической погоды, но он может сделать не так много.

Этот постоянный отток материала со временем разрушает атмосферу.

Приливная блокировка имеет свои последствия для погоды.

Контраст температур дневной и ночной частей приведет к сильным ветрам по всей планете.

Известные звезды красные карлики

Проксима Центавра

Проксима Центавра — ближайшая к нашей Солнечной системе звезда.

Это отражено в ее названии, которое на латыни означает «ближайшая (звезда) Центавра».

Она находится всего в 4,2465 световых годах от нашего Солнца.

Проксиму Центавра должно быть легко увидеть из-за ее расстояния, но для ее наблюдения нам понадобится телескоп.

Ее видимая величина составляет всего около 11.

Проксима Центавра — вспыхивающая звезда, размер которой составляет 14% диаметра Солнца.

Она относится к звездному классу М5.5.

Ее масса составляет всего около 12,5% массы Солнца.

Учитывая такую массу, она останется звездой главной последовательности как минимум четыре триллиона лет.

Другое обозначение этой звезды — Альфа Центавра C.

Считается, что она является тройным членом двойной системы Альфы Центавра.

Вокруг Проксимы Центавра были подтверждены две экзопланеты.

Они обозначены Проксимой Центавра b и c.

Проксима Центавра b находится в обитаемой зоне этой звезды.

Звезда Барнарда

Звезда Барнарда находится примерно в шести световых годах от нашей планеты, что делает ее вторым по близости к нам красным карликом.

Она находится в созвездии Змееносца (Ophiuchus).

Имя этой звезде дал американский астроном Э. Э. Барнард (E. E. Barnard).

Видимая величина Звезды Барнарда +9,5, что означает, что мы не можем увидеть ее невооруженным глазом.

Ее спектральный класс — М4.

Она в 0,14 раза массивнее Солнца. Эта масса в 150 раз превышает массу Юпитера.

Звезда Барнарда намного старше Солнца.

Возраст нашей желтой звезды составляет около 4,5 миллиардов лет, а этому красному карлику уже примерно 7–12 миллиардов лет.

У этой звезды наблюдалась звездная активность. Ее переменное звездное обозначение — V2500 Змееносца.

Wolf 359

Wolf 359 — звезда М-типа с видимой величиной 13,54.

Это одна из ближайших к нам звезд, находящаяся примерно в 7,9 световых годах от нашей планеты.

Звездная классификация Wolf 359 — M6,5.

Это маломассивный красный карлик, масса которого составляет всего 9% от солнечной.

Он излучает лишь 0,1% солнечной светимости.

Ожидается, что эта звезда останется на главной последовательности примерно восемь триллионов лет.

Это связано с эффективной конвекцией и низким потреблением водорода.

Космический телескоп Хаббл не нашел спутника вокруг Wolf 359, хотя две кандидатные экзопланеты уже изучаются.

Lacaille 8760

Lacaille 8760 также называют AX Microscopii.

Видимая звездная величина +6,7.

Это самый яркий карлик М-типа на нашем ночном небе.

Это близкий сосед, расположенный на расстоянии около 12,9 световых лет.

Lacaille 8760 — вспыхивающая звезда.

Ее масса равна 60% массы Солнца.

Срок жизни этой звезды оценивается в 75 миллиардов лет.

Это примерно в семь раз дольше, чем жизнь нашего Солнца.

Этот красный карлик был внесен в список Николя Луи де Лакайля (Nicolas Louis de Lacaille), в честь которого он и был назван.

Gliese 876

Gliese 876 — красный карлик в Водолее.

Он имеет около 32% массы Солнца и около 38% солнечного радиуса.

Это 1,24% от светимости.

Вокруг этой звезды были обнаружены четыре экзопланеты.

Это Gliese 876 b, c, d и e.

Эта система находится на расстоянии 15 световых лет от нас.

Gliese 876 на самом деле является первой звездой красного карлика, у которой есть планеты.

Открытие было сделано в июне 1998 года, когда было подтверждено наличие Gliese 876.

Trappist-1

Trappist-1 — еще один красный карлик в созвездии Водолея.

Эта звезда М-типа имеет 11% радиуса Солнца.

Она также менее массивна: ее масса составляет всего 8% солнечной.

Что делает эту звезду интересной темой, так это то, что вокруг нее было обнаружено семь планет земной группы.

Эта система расположена примерно в 40 световых годах от нас.

Экзопланеты обозначены Trappist-1b, c, d, e, f, g и h.

Пять из них по размеру напоминают Землю.

Два других, Trappist-1d и h, имеют размеры между нашей планетой и Марсом.

Хотя по крайней мере три из них находятся в обитаемой зоне, экзопланеты, скорее всего, страдают от приливного захвата и приливного нагрева.

Кроме того, у этой звезды наблюдались звездные пятна и вспышки.

Дополнительные факты

  • Звезды красных карликов также называют звездами-карликами M-типа или M, поскольку они принадлежат к спектральной классификации K и M. Это звезды главной последовательности;
  • Большие и массивные звезды накапливают в своих ядрах гелий, поэтому продолжительность их жизни короче. Конвективность позволяет избежать такого накопления в ядре красных карликов. Именно по этой причине топливо, поддерживающее жизнь этих звезд, исчерпывается очень долго. Они будут последними звездами, которые когда-либо сияли во всей Вселенной;
  • Забавный факт: ни один из красных карликов во Вселенной еще не достиг поздних стадий своей звездной жизни. Они все еще младенцы в своем жизненном цикле!
  • Самый массивный красный карлик живет до десятков миллиардов лет. Самые маленькие, еще длиннее. Их жизнь может длиться до триллионов лет. Вселенной всего около 13,8 миллиардов лет – ничто по сравнению с временем жизни красных карликов.

Если у вас остались вопросы или вы хотите оставить комментарий по этой статье - напишите его в разделе комментариев ниже.

До скорых встреч! Заходите!

Средний балл: 0