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温度最低的恒星,红矮星究竟有多长寿

文章作者:中国古代 上传时间:2019-09-11

关于红矮星,被称为宇宙最后一颗星星。而且也是最常见的恒星。但我们肉眼却基本看不见它们的踪影。因为其发出的光很弱。我们今天就来科普一下红矮星。

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恒星都是会发光发热的天体,因为它们的内部时刻在进行着核聚变,所以恒星的温度通常都非常高,有的恒星的表面温度甚至能高达几十万K,比如一些沃尔夫-拉叶星,它们是被吹掉了恒星大气外壳的星球,只留下了内部的星核,所以温度非常高。

恒星都是会发光发热的天体,因为它们的内部时刻在进行着核聚变,所以恒星的温度通常都非常高,有的恒星的表面温度甚至能高达几十万K,比如一些沃尔夫-拉叶星,它们是被吹掉了恒星大气外壳的星球,只留下了内部的星核,所以温度非常高。

红矮星中包括最小的恒星,质量比太阳小得多,体积较小意味着它们在较低的有效温度下燃烧。

红矮星什么是红矮星

但是宇宙中也有一些小质量恒星的表面温度只有2000多K,它们就是恒星家族中,质量最小的红矮星了,其表面平均温度甚至能低到2500K以下,和沃尔夫-拉叶星相比的话就差得太远了。

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红矮星,也就是M型主序星,根据赫罗图,“红矮星”在众多处于主序阶段的恒星当中,其大小及温度均相对较小和低,在光谱分类方面属于M型,它们在恒星中的数量较多,大多数红矮星的直径及质量均低于太阳的三分之一,表面温度也低于3,500 K。释出的光也比太阳弱得多,有时更可低于太阳光度的万分之一。又由于内部的氢元素核聚变的速度缓慢,因此它们也拥有较长的寿命。质量低于0.35太阳质量的红矮星会有充分的对流,氦元素会在恒星内部均匀分布,而不会在核心累积,红矮星不会膨胀成红巨星,而逐步收缩,直至氢气耗尽,辐射压力反击重力,恒星崩塌并加热成为一颗白矮星。它们会保持稳定的光度和光谱持续数千亿年,由于现在宇宙的年龄有限,还没有红矮星发展到之后的阶段。它们是最常见的星星比如半人马座的比邻星。

红矮星的质量介乎于太阳的8~50%之间,也就是说最小的红矮星的质量只有木星的80倍,它们内部的温度和压力刚刚能够点燃氢核聚变,所以核聚变只能在一起最中心进行,那么它的热量辐射到表面的话也就剩下不多了,因此其表面只有2500~4000K。

但是宇宙中也有一些小质量恒星的表面温度只有2000多K,它们就是恒星家族中,质量最小的红矮星了,其表面平均温度甚至能低到2500K以下,和沃尔夫-拉叶星相比的话就差得太远了。

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在宇宙中,红外线这样的小质量恒星非常常见,我们银河系中80%的恒星都是红矮星,比如距离我们太阳系最近的恒星——比邻星就是一颗红矮星,它与太阳系的距离约为4.22光年,其质量约相当于太阳的1/8,或者说相当于125个木星的质量。

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银河系

虽然比邻星距离太阳系最近,但是它的视星等只有11等,绝对星等是非常弱的15.5等,用大型天文望远镜根本看不到它的踪迹,即便从他所在的行星系统——半人马座α三合星的其他两个星体附近观测它,它的亮度也只有4.5等,这正是因为红矮星表面的温度非常低,所以发出的光也比较微弱导致的,因此它距离我们很近也看不到它。

金沙城中心 ,红矮星的质量介乎于太阳的8~50%之间,也就是说最小的红矮星的质量只有木星的80倍,它们内部的温度和压力刚刚能够点燃氢核聚变,所以核聚变只能在一起最中心进行,那么它的热量辐射到表面的话也就剩下不多了,因此其表面只有2500~4000K。

红矮星构成了银河系中最大的恒星群,但它们隐藏在阴影中,太暗了,无法用肉眼从地球上看到。他们有限的光辉有助于延长他们的寿命,这比太阳的寿命要长得多。

由于红矮星内部的氢核聚变活动集中在星体中心,而且不够强烈,所以星体本身的重力相对于辐射压就比较强大,内部的能量也不容易发散出来,但是偶尔红矮星会因为内部的辐射压而猛烈释放恒星风,其强度相当于太阳的1000倍,因此如果红矮星附近有生命星球的话,最怕的就是遭受红矮星恒星风的袭击了,因为红矮星质量较小,它的宜居带也比较靠近主恒星,位于宜居带中的生命星球如果遭受强烈恒星风的袭击,不仅可以毁灭上面的生命,甚至有把行星推离宜居带的可能。

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“红矮星”一词并不是指某一种恒星。它经常应用于最酷的天体,包括K和M矮星-它们是真正的恒星-和棕矮星,通常被称为“失败的恒星”,因为它们的核心没有氢聚变。

在宇宙中,红外线这样的小质量恒星非常常见,我们银河系中80%的恒星都是红矮星,比如距离我们太阳系最近的恒星——比邻星就是一颗红矮星,它与太阳系的距离约为4.22光年,其质量约相当于太阳的1/8,或者说相当于125个木星的质量。

红矮星没有真正的定义,红矮星“通常指的是光谱类型在K5V到M5V之间的矮星。

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红矮星和其他主序星一样。首先,一团尘埃和气体通过重力被吸引在一起,并开始旋转。然后材料聚集在中心,当它达到临界温度时,聚变就开始了。

虽然比邻星距离太阳系最近,但是它的视星等只有11等,绝对星等是非常弱的15.5等,用大型天文望远镜根本看不到它的踪迹,即便从他所在的行星系统——半人马座α三合星的其他两个星体附近观测它,它的亮度也只有4.5等,这正是因为红矮星表面的温度非常低,所以发出的光也比较微弱导致的,因此它距离我们很近也看不到它。

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一个由两颗红矮星组成的二元系统

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红矮星包括最小的恒星,重量在太阳质量的7.5%到50%之间。它们的体积缩小意味着它们在较低的温度下燃烧,只有6380华氏度。相比之下,太阳温度9 900 F。红矮星的低温意味着它们远比太阳这样的恒星暗得多。

由于红矮星内部的氢核聚变活动集中在星体中心,而且不够强烈,所以星体本身的重力相对于辐射压就比较强大,内部的能量也不容易发散出来,但是偶尔红矮星会因为内部的辐射压而猛烈释放恒星风,其强度相当于太阳的1000倍,因此如果红矮星附近有生命星球的话,最怕的就是遭受红矮星恒星风的袭击了,因为红矮星质量较小,它的宜居带也比较靠近主恒星,位于宜居带中的生命星球如果遭受强烈恒星风的袭击,不仅可以毁灭上面的生命,甚至有把行星推离宜居带的可能。

它们的低温也意味着它们燃烧氢的速度较慢。而另一些质量更大的恒星在生命结束前只燃烧它们核心的氢,而红矮星则会消耗它们核心内外的所有氢。这将红矮星的寿命延长到数万亿年,远远超过类似太阳恒星的100亿年寿命。红矮星分类

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褐矮星

科学家有时很难区分红矮星和褐矮星。褐矮星既冷又暗,很可能就像红矮星一样,但是褐矮星永远不会达到聚变点,因为它们太小了,因此它们不被认为是恒星。

当我们观察到一颗红矮星并测量它的大气时,我们并不一定知道它是一颗褐矮星还是一颗恒星-年轻的褐矮星看起来几乎完全像恒星一样。

为了弄清楚天体是褐矮星还是红矮星,科学家们测量天体大气层的温度。无熔合的褐矮星比2,000开尔文(3,140华氏度或1,727摄氏度)更冷,而氢熔合恒星则比2,700 K(4,400 F或2,427 C)高。在两者之间,恒星可分为红矮星或棕矮星。

有时,物体大气中的化学物质可以揭示出它的心脏所发生的事情的线索。甲烷或氨等分子的存在只能在寒冷的温度下生存,这表明物体是褐矮星。大气中的锂还表明,红矮星是褐矮星,而不是真正的恒星。

但是科学家们可能仍然会用红矮星这个词来描述一个天体的样子-小而暗-即使这个物体实际上是一个棕矮星。一堆适合居住的行星?

行星是由恒星被创造后遗留在圆盘中的物质形成的。虽然巨大的气态巨行星是罕见的,但在它们周围发现了许多红矮星。由于红矮星比太阳这样的恒星更暗,所以很容易找到围绕这些较暗物体的小行星,这使得红矮星成为行星狩猎的热门目标。美国宇航局开普勒空间望远镜(2009年至2018年期间运作)和穿越外行星测量卫星苔丝(该公司于2018年开始运营)已经对许多红矮星进行了调查,寻找可能类似地球的行星。

由于苔丝所考察的行星是靠近地球的明亮恒星,因此地面望远镜更容易跟踪观测结果。2019年4月,苔丝调查人员宣布发现了他们任务中第一颗地球大小的行星虽然它的条件并不是我们所知道的理想的生活环境。

长期以来,科学家们认为红矮星是不适合居住的。它们有限的光和热意味着适宜居住的区域-也就是液态水在围绕红矮星的行星上形成的区域-将非常接近恒星,将行星置于来自恒星的有害辐射范围内。其他行星可能被潮水锁在恒星上,一边不断面对太阳,一边太热,另一边太冷。

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半人马座比邻星

2016年,在半人马座比邻星轨道上发现了一颗可能适合居住的行星。在2019年,天文学家宣布了第二颗行星的可能性在离恒星宜居带很远的地方运行。至少有七颗地球大小的行星围绕红矮星Trappist-1运行,许多研究表明至少其中一些行星可以承载生命.结束

微小的红矮星可能寿命很长,但像所有其他恒星一样,它们最终会耗尽它们的燃料。当它们这样做时,红矮星就变成了白矮星,不再在它们的核心进行核聚变的死气沉沉的恒星。最终,白矮星会散发出他们所有的热量,变成黑矮星。

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宇宙

但与太阳在几十亿年后变成白矮星不同的是,红矮星需要数万亿年的时间才能燃烧掉它们的燃料。这比宇宙的年龄要长得多,宇宙的年龄还不到140亿年。红矮星可能有点黯淡平凡,但就像乌龟一样,它们缓慢但肯定地赢得了生存竞赛。

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