Красный карлик
Кра́сный ка́рлик — согласно диаграмме Герцшпрунга — Рассела, маленькая и относительно холодная звезда главной последовательности, имеющая спектральный класс М или верхний К.
Содержание
Общие характеристики
Красные карлики довольно сильно отличаются от других звёзд. Диаметр и масса красных карликов не превышает трети солнечной (нижний предел массы — 0,0767 [1] [2] солнечной, за этим идут коричневые карлики). Температура поверхности красного карлика достигает 3500 К , что сравнимо с температурой спирали лампы накаливания, поэтому вопреки своему названию красные карлики, аналогично лампам, испускают свет не красного, а скорее охристо-желтоватого оттенка. Звезды этого типа испускают очень мало света, иногда в 10 000 раз меньше Солнца. Из-за низкой скорости сгорания водорода красные карлики имеют очень большую продолжительность жизни — от десятков миллиардов до десятков триллионов лет (красный карлик с массой в 0,1 массы Солнца будет гореть 10 триллионов лет) [2] . В красных карликах невозможны термоядерные реакции с участием гелия, поэтому они не могут превратиться в красные гиганты. Со временем они постепенно сжимаются и всё больше нагреваются, пока не израсходуют весь запас водородного топлива, и постепенно превращаются в голубые карлики, а затем — в белые карлики с гелиевым ядром. Но с момента Большого взрыва прошло ещё недостаточно времени, чтобы красные карлики смогли сойти с главной последовательности.
Тот факт, что красные карлики остаются на главной последовательности, в то время как другие звезды сходят с неё, позволяет определять возраст звёздных скоплений путём нахождения массы, при которой звёзды вынуждены сойти с главной последовательности. Кроме того, тот факт, что на данный момент не найдено ни одного красного карлика вне главной последовательности, свидетельствует о том, что Вселенная имеет конечный возраст.
| Спектральный класс | Радиус | Масса | Светимость | Температура |
|---|---|---|---|---|
| R/R☉ | M/M☉ | L/L☉ | K | |
| O2 | 16 | 158 | 2 000 000 | 54 000 |
| O5 | 14 | 58 | 800 000 | 46 000 |
| B0 | 5,7 | 16 | 16 000 | 29 000 |
| B5 | 3,7 | 5,4 | 750 | 15 200 |
| A0 | 2,3 | 2,6 | 63 | 9600 |
| A5 | 1,8 | 1,9 | 24 | 8700 |
| F0 | 1,5 | 1,6 | 9,0 | 7200 |
| F5 | 1,2 | 1,35 | 4,0 | 6400 |
| G0 | 1,05 | 1,08 | 1,45 | 6000 |
| G2 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 5700 |
| G5 | 0,98 | 0,95 | 0,70 | 5500 |
| K0 | 0,89 | 0,83 | 0,36 | 5150 |
| K5 | 0,75 | 0,62 | 0,18 | 4450 |
| M0 | 0,64 | 0,47 | 0,075 | 3850 |
| M5 | 0,36 | 0,25 | 0,013 | 3200 |
| M8 | 0,15 | 0,10 | 0,0008 | 2500 |
| M9.5 | 0,10 | 0,08 | 0,0001 | 1900 |
Красные карлики во вселенной
Красные карлики — самые распространённые объекты звёздного типа во Вселенной. Проксима Центавра, ближайшая звезда к Солнцу — красный карлик (спектральный класс M5,5Ve; звёздная величина 11,0 m ), как и двадцать из следующих тридцати ближайших звёзд. Однако из-за их низкой яркости они мало изучены.
Проблема первичных красных карликов
Одна из загадок астрономии — слишком малое количество красных карликов, совсем не содержащих металлов. Согласно модели Большого взрыва, первое поколение звёзд должно было содержать только лишь водород и гелий (и совсем небольшое количество лития). Если в числе этих звёзд были красные карлики, то они должны наблюдаться сегодня, чего не происходит. Общепринятое объяснение заключается в том, что звезды с малой массой не могут сформироваться без тяжёлых элементов. Так как в лёгких звёздах протекают термоядерные реакции с участием водорода в присутствии металлов, то ранняя протозвезда с малой массой, лишённая металлов, не в состоянии «зажечься» и вынуждена оставаться газовым облаком до тех пор, пока не получит больше материи. Всё это служит поддержкой теории о том, что первые звёзды были очень массивными и вскоре погибли, выбросив большое количество металлов, необходимых для формирования лёгких звёзд.
Жизнь на планетах у красных карликов
Термоядерные реакции красных карликов «экономны» — нуклеосинтез в недрах этих звёзд проходит медленно (это связано с массой звезды, её размерами и т. д.). Поэтому жизненный цикл красных карликов в сотни раз длиннее, чем у звёзд таких как Солнце. Если на какой-нибудь планете возле красного карлика возникла простейшая жизнь, то вероятность, что она разовьётся во что-нибудь интересное — несравненно выше, чем у таких недолговечных звёзд, как Солнце. Это связано с тем, что для развития высокоорганизованной жизни требуются миллиарды лет эволюции.
Экзопланеты
В 2005 году были обнаружены экзопланеты, вращающиеся вокруг красных карликов. По размеру одна из них сопоставима с Нептуном (около 17 масс Земли). Эта планета вращается на расстоянии всего в 6 миллионов километров от звезды, и поэтому должна иметь температуру поверхности около 150 °C , несмотря на низкую светимость звезды. В 2006 году была обнаружена планета земного типа. Она вращается вокруг красного карлика на расстоянии в 390 миллионов километров и температура её поверхности составляет −220 °C . В 2007 году были обнаружены планеты в обитаемой зоне красного карлика Глизе 581, в 2010 году обнаружена планета в обитаемой зоне у Глизе 876.
Проблемы, связанные с климатом планет
Поскольку красные карлики довольно тусклые, то эффективная земная орбита должна быть близкой к звезде. Но планета, расположенная слишком близко к звезде, становится постоянно обращённой к ней одной стороной. Данное явление называется орбитальным резонансом. Оно может вызвать разницу температур в разных полушариях (ночном и дневном), поскольку на дневном полушарии всегда тепло (может быть — очень жарко), а на ночном температура может приближаться к абсолютному нулю. Это, в свою очередь, может вызвать сильные ветры в атмосфере планеты.
Красные карлики во много крат активнее Солнца. Очень мощные вспышки могут быть губительными для возможной жизни на планете. Но магнитное поле планеты могло бы решить эту проблему — оно было бы барьером для радиации (как у Земли).
Вывод
Если мы ищем благоприятные для жизни планеты, то они должны обладать магнитным полем, способным препятствововать смертоносному излучению. Планета должна иметь атмосферу с температурой и давлением способными содержать воду в жидком состоянии. Орбита планеты должна быть близка к круговой (орбитальный эксцентриситет как можно более близкий к нулю), чтобы температура поверхности была в течение года-дня более-менее постоянной.
Источник
Журнал «Все о Космосе»
Красный карлик
Красный карлик в представлении художника
Система KOI-256, состоящая из красного и белого карликов. Иллюстрация NASA.
Общие характеристики
Спектр звезды класса M6V
Тот факт, что красные карлики остаются на главной последовательности, в то время как другие звезды сходят с неё, позволяет определять возраст звёздных скоплений путём нахождения массы, при которой звёзды вынуждены сойти с главной последовательности. Кроме того, тот факт, что на данный момент не найдено ни одного красного карлика вне главной последовательности, свидетельствует о том, что Вселенная имеет конечный возраст.
| Спектральный класс | Радиус | Масса | Светимость | Температура |
|---|---|---|---|---|
| R/R☉ | M/M☉ | L/L☉ | K | |
| O2 | 16 | 158 | 2 000 000 | 54 000 |
| O5 | 14 | 58 | 800 000 | 46 000 |
| B0 | 5,7 | 16 | 16 000 | 29 000 |
| B5 | 3,7 | 5,4 | 750 | 15 200 |
| A0 | 2,3 | 2,6 | 63 | 9600 |
| A5 | 1,8 | 1,9 | 24 | 8700 |
| F0 | 1,5 | 1,6 | 9,0 | 7200 |
| F5 | 1,2 | 1,35 | 4,0 | 6400 |
| G0 | 1,05 | 1,08 | 1,45 | 6000 |
| G2 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 5700 |
| G5 | 0,98 | 0,95 | 0,70 | 5500 |
| K0 | 0,89 | 0,83 | 0,36 | 5150 |
| K5 | 0,75 | 0,62 | 0,18 | 4450 |
| M0 | 0,64 | 0,47 | 0,075 | 3850 |
| M5 | 0,36 | 0,25 | 0,013 | 3200 |
| M8 | 0,15 | 0,10 | 0,0008 | 2500 |
| M9.5 | 0,10 | 0,08 | 0,0001 | 1900 |
Красные карлики во Вселенной
Красные карлики — самые распространённые объекты звёздного типа во Вселенной. Проксима Центавра, ближайшая звезда к Солнцу — красный карлик (спектральный класс M5,5Ve; звёздная величина 11,0 m ), как и двадцать из следующих тридцати ближайших звёзд. Однако из-за их низкой яркости они мало изучены.
Проблема первичных красных карликов
Одна из загадок астрономии — слишком малое количество красных карликов, совсем не содержащих металлов. Согласно модели Большого взрыва, первое поколение звёзд должно было содержать только лишь водород и гелий (и совсем небольшое количество лития). Если в числе этих звёзд были красные карлики, то они должны наблюдаться сегодня, чего не происходит. Общепринятое объяснение заключается в том, что звезды с малой массой не могут сформироваться без тяжёлых элементов. Так как в лёгких звёздах протекают термоядерные реакции с участием водорода в присутствии металлов, то ранняя протозвезда с малой массой, лишённая металлов, не в состоянии «зажечься» и вынуждена оставаться газовым облаком до тех пор, пока не получит больше материи. Всё это служит поддержкой теории о том, что первые звёзды были очень массивными и вскоре погибли, выбросив большое количество металлов, необходимых для формирования лёгких звёзд.
Жизнь на планетах у красных карликов
Термоядерные реакции красных карликов «экономны» — нуклеосинтез в недрах этих звёзд проходит медленно (это связано с массой звезды, её размерами и т. д.). Поэтому жизненный цикл красных карликов в сотни раз длиннее, чем у звёзд таких как Солнце. Если на какой-нибудь планете возле красного карлика возникла простейшая жизнь, то вероятность, что она разовьётся во что-нибудь интересное — несравненно выше, чем у таких недолговечных звёзд, как Солнце. Это связано с тем, что для развития высокоорганизованной жизни требуются миллиарды лет эволюции.
Экзопланеты
Авторское представление об экзопланете, обращающейся вокруг красного карлика GJ 1214
Проблемы, связанные с климатом планет
Поскольку красные карлики довольно тусклые, то эффективная земная орбита должна быть близкой к звезде. Но планета, расположенная слишком близко к звезде, становится постоянно обращённой к ней одной стороной. Данное явление называется приливным захватом. Оно может вызвать разницу температур в разных полушариях (ночном и дневном), поскольку на дневном полушарии всегда тепло (может быть — очень жарко), а на ночном температура может приближаться к абсолютному нулю. Это, в свою очередь, может вызвать сильные ветры в атмосфере планеты.
Красные карлики во много крат активнее Солнца. Очень мощные вспышки могут быть губительными для возможной жизни на планете. Но магнитное поле планеты могло бы решить эту проблему — оно было бы барьером для радиации (как у Земли).
Вывод
Если мы ищем благоприятные для жизни планеты, то они должны обладать магнитным полем, способным препятствововать смертоносному излучению. Планета должна иметь атмосферу с температурой и давлением способными содержать воду в жидком состоянии. Орбита планеты должна быть близка к круговой (орбитальный эксцентриситет как можно более близкий к нулю), чтобы температура поверхности была в течение года-дня более-менее постоянной.
Источник
➤ Adblockdetector