Войти
Диаграмма Герцшпрунга – Рассела Спектральный тип Коричневые карлики Белые карлики Красные карлики Субкарлики Основная последовательность. («карлики») Субгиганты Гиганты Яркие гиганты Сверхгиганты Гипергиганты абсолютная. величина. tude. (MV) A красный карлик - самый маленький и самый холодный вид звезды на главной последовательности. Красные карлики являются наиболее распространенным типом звезд в Млечном Пути, по крайней мере, в окрестностях Солнца, но из-за их низкой светимости отдельные красные карлики не могут быть легко обнаружены. наблюдаемый. С Земли невооруженным глазом не видна ни одна звезда, которая соответствует более строгим определениям красного карлика. Проксима Центавра, ближайшая к Солнцу звезда, является красным карликом, как и пятьдесят из шестьдесят ближайших звезд. По некоторым оценкам, красные карлики составляют три четверти звезд Млечного Пути.
Самые холодные красные карлики около Солнца имеют температуру поверхности ~ 2000 K, а самые маленькие имеют радиус ~ 9% от радиуса Солнца, с массой около ~ 7,5% от массы Солнца. Эти красные карлики имеют спектральный класс от L0 до L2. Есть некоторое совпадение со свойствами коричневых карликов, поскольку самые массивные коричневые карлики с более низкой металличностью могут быть горячими до 3600 K и иметь поздние M-спектральные классы.
Определения и использование термина «красный карлик» варьируются в зависимости от того, насколько инклюзивным они являются на более горячем и массивном конце. Одно определение является синонимом звездных M-карликов (звезд главной последовательности M-типа ), что дает максимальную температуру 3900 K и 0,6 M☉. Один включает в себя все звезды главной последовательности M-типа и все звезды главной последовательности K-типа (K-карлик ), что дает максимальную температуру 5200 K и 0,8 M☉. Некоторые определения включают любой звездный карлик M и часть классификации карликов K. Также используются другие определения (см. определение). Ожидается, что многие из самых холодных карликов M с наименьшей массой будут коричневыми карликами, а не настоящими звездами, и поэтому они будут исключены из любого определения красного карлика.
Звездные модели показывают, что красные карлики менее 0,35 M☉полностью конвективны. Следовательно, гелий, произведенный в результате термоядерного синтеза водорода, постоянно повторно перемешивается по всей звезде, избегая накопления гелия в ядре, тем самым продлевая период синтеза. Поэтому маломассивные красные карлики развиваются очень медленно, сохраняя постоянную светимость и спектральный тип в течение триллионов лет, пока их топливо не иссякнет. Из-за сравнительно короткого возраста Вселенной красные карлики еще не существуют на продвинутых стадиях эволюции.
Проксима Центавра, ближайшая к Солнцу звезда на высоте 4,2 св. Лет, является красным карликом Термин "красный карлик", когда он используется для обозначения звезды, не иметь строгое определение. Одно из первых применений этого термина было в 1915 году, когда использовалось просто, чтобы противопоставить «красные» карликовые звезды и более горячие «синие» карликовые звезды. Это стало обычным употреблением, хотя определение оставалось расплывчатым. С точки зрения того, какие спектральные типы квалифицируются как красные карлики, разные исследователи выбрали разные пределы, например, K8 – M5 или «позже, чем K5». Карликовая звезда M, сокращенно dM, также использовалась, но иногда она также включала звезды спектрального класса K.
В современном использовании определение красного карлика все еще варьируется. При явном определении он обычно включает звезды позднего K- и от раннего до среднего M-класса, но во многих случаях он ограничивается только звездами M-класса. В некоторых случаях все K-звезды включаются как красные карлики, а иногда даже более ранние звезды.
Самые последние обзоры относят самые крутые истинные звезды главной последовательности к спектральным классам L2 или L3. В то же время многие объекты холоднее, чем M6 или M7, являются коричневыми карликами, недостаточно массивными для поддержания синтеза водород-1. Это дает значительное совпадение спектральных классов красных и коричневых карликов. Объекты в этом спектральном диапазоне бывает трудно классифицировать.
Красные карлики - это звезды с очень малой массой. В результате они имеют относительно низкое давление, низкую скорость плавления и, следовательно, низкую температуру. Генерируемая энергия является продуктом ядерного синтеза водорода в гелий посредством механизма протон-протонной (PP) цепочки. Следовательно, эти звезды излучают относительно мало света, иногда всего ⁄ 10,000 светового излучения Солнца, хотя это все равно будет означать выходную мощность порядка 10 ватт (10 триллионов гигаватт). Даже самые большие красные карлики (например, HIP 12961 и Lacaille 8760 ) имеют только около 10% светимости Солнца. В общем, красные карлики менее 0,35 M☉переносят энергию от ядра к поверхности за счет конвекции. Конвекция возникает из-за непрозрачности внутренней части, которая имеет высокую плотность по сравнению с температурой. В результате передача энергии посредством излучения уменьшается, и вместо этого конвекция является основным видом переноса энергии к поверхности звезды. Выше этой массы красный карлик будет иметь область вокруг своего ядра, где конвекция не возникает.
Прогнозируемое время жизни красного карлика на главной последовательности в зависимости от его массы относительно Солнца. Потому что красный карлик малой массы карлики полностью конвективны, гелий не накапливается в ядре, и по сравнению с более крупными звездами, такими как Солнце, они могут сжигать большую часть своего водорода, прежде чем покинуть главную последовательность. В результате у красных карликов продолжительность жизни была намного больше, чем у нынешнего возраста Вселенной, а звезды менее 0,8 M☉не успели покинуть главную последовательность. Чем меньше масса красного карлика, тем больше продолжительность жизни. Считается, что продолжительность жизни этих звезд превышает ожидаемую продолжительность жизни нашего Солнца в 10 миллиардов лет на третью или четвертую степень отношения массы Солнца к их массам; таким образом, красный карлик 0,1 M☉может продолжать гореть 10 триллионов лет. По мере того, как доля водорода в красном карлике расходуется, скорость синтеза снижается, и ядро начинает сжиматься. Гравитационная энергия, выделяемая при таком уменьшении размера, преобразуется в тепло, которое переносится по всей звезде за счет конвекции.
| Звездные. класс | Масса. (M☉ ) | Радиус. (R☉ ) | Светимость. (L☉ ) | Teff. (K ) |
|---|---|---|---|---|
| M0V | 60% | 62% | 7,2% | 3,800 |
| M1V | 49% | 49% | 3,5% | 3,600 |
| M2V | 44% | 44% | 2.3% | 3,400 |
| M3V | 36% | 39% | 1,5% | 3,250 |
| M4V | 20% | 26% | 0,55% | 3,100 |
| M5V | 14% | 20% | 0,22% | 2,800 |
| M6V | 10% | 15% | 0,09% | 2600 |
| M7V | 9% | 12% | 0.05% | 2,500 |
| M8V | 8% | 11% | 0.03% | 2400 |
| M9V | 7.5% | 8% | 0.015% | 2,300 |
Согласно компьютерному моделированию, минимальная масса, которую должен иметь красный карлик, чтобы со временем превратиться в красного гиганта равно 0,25 M☉; менее массивные объекты по мере старения будут увеличивать свою температуру поверхности и светимость, становясь голубыми карликами и, наконец, белыми карликами.
. Чем менее массивна звезда, тем больше времени занимает этот эволюционный процесс. Было подсчитано, что красный карлик 0,16 M☉(примерно масса ближайшей звезды Барнарда ) будет оставаться на главной последовательности в течение 2,5 триллионов лет, а затем пять миллиардов лет как синий карлик в течение что звезда будет иметь одну треть светимости Солнца (L☉ ) и температуру поверхности 6,500–8,500 кельвинов.
Тот факт, что красные карлики и другие маломассивные звезды все еще остаются на главной последовательности когда более массивные звезды ушли с главной последовательности, позволяет оценить возраст звездных скоплений путем определения массы, с которой звезды удаляются с главной последовательности. Это обеспечивает нижний предел возраста Вселенной, а также позволяет нанести временные шкалы формирования на структуры в пределах Млечного Пути, такие как Галактическое гало и Диск Галактики.
Все наблюдаемые красные карлики содержат «металлы», которые в астрономии являются элементами тяжелее водорода и гелия. Модель Большого взрыва предсказывает, что первое поколение звезд должно иметь только водород, гелий и следовые количества лития и, следовательно, будет иметь низкую металличность. С их экстремальной продолжительностью жизни любые красные карлики, которые были частью этого первого поколения (звезды населения III ), должны существовать и сегодня. Однако красные карлики с низкой металличностью встречаются редко. Принятая модель химической эволюции Вселенной предполагает такой дефицит бедных металлом карликовых звезд, потому что считается, что только гигантские звезды сформировались в бедной металлами среде ранней Вселенной. Когда гигантские звезды заканчивают свою короткую жизнь во взрывах сверхновых, они извергают более тяжелые элементы, необходимые для образования более мелких звезд. Таким образом, карлики стали более распространенными по мере того, как Вселенная старела и обогащалась металлами. В то время как основной дефицит древних бедных металлами красных карликов ожидается, наблюдения обнаружили даже меньше, чем предполагалось. Считалось, что явная трудность обнаружения таких тусклых объектов, как красные карлики, объясняет это несоответствие, но улучшенные методы обнаружения только подтвердили несоответствие.
Граница между наименее массивными красными карликами и наиболее массивными коричневыми карликами зависит от сильно по металличности. При солнечной металличности граница находится примерно на 0,07 M☉, в то время как при нулевой металличности граница находится примерно на 0,09 M☉. При солнечной металличности наименее массивные красные карлики теоретически имеют температуру около 1700 K, в то время как измерения красных карликов в окрестностях Солнца показывают, что самые холодные звезды имеют температуру около 2075 К и спектральный класс около L2. Теория предсказывает, что самые холодные красные карлики при нулевой металличности будут иметь температуру около 3600 К. Наименее массивные красные карлики имеют радиус около 0,09 R☉, в то время как как более массивные красные карлики, так и менее массивные коричневые карлики больше.
Gliese 623 - это пара красных карликов, с GJ 623a слева и более слабым GJ 623b справа от центра. Спектральные стандарты для звезд M-типа немного изменились. с годами, но несколько успокоился с начала 1990-х годов. Частично это связано с тем, что даже ближайшие красные карлики довольно тусклые, и их цвета плохо регистрируются на фотографических эмульсиях, используемых в начале и середине 20 века. Изучение карликов со средней и поздней M значительно продвинулось только в последние несколько десятилетий, в первую очередь благодаря развитию новых астрографических и спектроскопических методов, обходящихся без фотопластинок и прогрессирующих в устройства с заряженными парами (ПЗС) и матрицы, чувствительные к инфракрасному излучению.
В пересмотренной системе Атласа Йеркса (Johnson Morgan, 1953) перечислены только две звезды спектрального стандарта M-типа: HD 147379 (M0V) и HD 95735 / Lalande 21185 (M2V). Хотя HD 147379 не считался стандартом экспертными классификаторами в более поздних сборниках стандартов, Lalande 21185 по-прежнему является основным стандартом для M2V. Роберт Гаррисон не перечисляет никаких «якорных» стандартов среди красных карликов, но Лаланд 21185 сохранился как стандарт M2V во многих компендиумах. Обзор классификации МК, сделанный Morgan Keenan (1973), не содержал стандартов красных карликов. В середине 1970-х годов стандартные звезды красных карликов были опубликованы Кинаном и МакНилом (1976) и Бешааром (1976), но, к сожалению, между стандартами не было большого согласия. Когда в 1980-х годах были идентифицированы более холодные звезды, стало ясно, что необходим пересмотр стандартов красных карликов. Основываясь в первую очередь на стандартах Бошаара, группа из обсерватории Стюарда (Киркпатрик, Генри и Маккарти, 1991) заполнила спектральную последовательность от K5V до M9V. Именно эти карликовые звезды-стандарты M-типа в значительной степени сохранились в качестве основных стандартов до наших дней. С 1991 г. в спектральной последовательности красных карликов произошли незначительные изменения. Дополнительные стандарты красных карликов были составлены Генри и др. (2002), а Д. Киркпатрик недавно рассмотрел классификацию красных карликов и звезд-стандартов в монографии Gray Corbally 2009 года. Первичные спектральные стандарты карликов M: (M0V), GJ 229A (M1V), Lalande 21185 (M2V), Gliese 581 (M3V), Gliese 402 (M4V), (M5V), Wolf 359 (M6V), van Biesbroeck 8 (M7V), VB 10 (M8V), (M9V).
Иллюстрация, изображающая AU Mic, красный карлик M-типа (спектральный класс M1Ve), возраст которого меньше 0,7% возраста нашего Солнца. Темные области представляют собой огромные области, похожие на солнечные пятна. Многие красные карлики вращаются вокруг экзопланет, но большие планеты размером Юпитер встречаются сравнительно редко. Доплеровские исследования широкого спектра звезд показывают, что около 1 из 6 звезд с двойной массой Солнца вращается вокруг одной или нескольких планет размером с Юпитер, по сравнению с 1 из 16 для звезд, подобных Солнцу, и частотой близких гигантов. Количество планет (размером с Юпитер или больше), вращающихся вокруг красных карликов, составляет только 1 из 40. С другой стороны, обзоры с помощью микролинзирования показывают, что планеты с большим орбитальным периодом Нептун находятся вокруг одного в трех красных карликах. Наблюдения с помощью HARPS дополнительно указывают на то, что 40% красных карликов имеют планеты класса «супер-Земля », вращающиеся в обитаемой зоне, где жидкая вода может существовать на поверхности. Компьютерное моделирование образования планет вокруг звезд с малой массой предсказывает, что планеты размером с Землю наиболее многочисленны, но более 90% смоделированных планет состоят не менее чем на 10% по массе, что позволяет предположить, что многие планеты размером с Землю вращаются вокруг красных карликов. покрыты глубокими океанами.
По крайней мере четыре, а возможно, до шести экзопланет были обнаружены на орбите внутри планетной системы Gliese 581 в период с 2005 по 2010 год. Одна планета имеет массу Нептун, или 16 масс Земли (M⊕ ). Он вращается на орбите всего в 6 миллионов километров (0,04 а.е. ) от своей звезды, и, по оценкам, его температура поверхности составляет 150 ° C, несмотря на тусклость его звезда. В 2006 году экзопланета еще меньшего размера (всего 5,5 M⊕) была обнаружена на орбите красного карлика OGLE-2005-BLG-390L ; он находится на расстоянии 390 миллионов км (2,6 а.е.) от звезды, а температура его поверхности составляет -220 ° C (53 K ).
В 2007 году была обнаружена новая потенциально обитаемая экзопланета, Gliese 581c, вращающаяся вокруг Gliese 581. Минимальная масса, оцененная первооткрывателями (командой, возглавляемой Стефаном Удри ), составляет 5,36 M⊕. Первооткрыватели оценили его радиус в 1,5 раза больше, чем у Земли (R⊕ ). С тех пор был обнаружен Gliese 581d, который также потенциально пригоден для жизни.
Gliese 581c и d находятся в обитаемой зоне родительской звезды и являются двумя наиболее вероятными кандидатами на обитаемость среди любых экзопланет, обнаруженных на данный момент. Gliese 581g, обнаруженный в сентябре 2010 года, имеет почти круговую орбиту в середине обитаемой зоны звезды. Однако существование планеты оспаривается.
23 февраля 2017 года НАСА объявило об открытии семи планет размером с Землю, вращающихся вокруг звезды красного карлика TRAPPIST-1 примерно в 39 световых годах от нас в созвездие Водолея. Планеты были обнаружены транзитным методом, а это значит, что у нас есть информация о массе и радиусе для всех из них. TRAPPIST-1e, f и g, по-видимому, находятся в обитаемой зоне и могут иметь жидкую воду на поверхности.
Художественное представление о планете с двумя экзолунами, вращающимися в обитаемой зоне красного карлика.Планетарная обитаемость систем красных карликов является предметом некоторых дискуссий. Несмотря на их большое количество и долгую продолжительность жизни, существует несколько факторов, которые могут затруднить жизнь на планетах вокруг красного карлика. Во-первых, планеты в обитаемой зоне красного карлика будут настолько близки к родительской звезде, что, вероятно, будут заблокированы приливом. Это означало бы, что одна сторона будет в постоянном дневном свете, а другая в вечной ночи. Это может вызвать огромные колебания температуры от одной стороны планеты к другой. Такие условия, казалось бы, затрудняют развитие форм жизни, подобных тем, что существуют на Земле. И похоже, что существует большая проблема с атмосферой таких приливно заблокированных планет: вечная ночная зона будет достаточно холодной, чтобы заморозить основные газы их атмосфер, оставив зону дневного света пустой и сухой. С другой стороны, недавние теории предполагают, что либо толстая атмосфера, либо планетарный океан потенциально могут распространять тепло вокруг такой планеты.
Изменчивость в выделении звездной энергии также может иметь негативное влияние на развитие жизни. Красные карлики часто являются вспыхивающими звездами, которые могут испускать гигантские вспышки, удваивая свою яркость за считанные минуты. Эта изменчивость также может затруднить развитие и сохранение жизни рядом с красным карликом. Планета, вращающаяся рядом с красным карликом, может сохранить свою атмосферу, даже если звезда вспыхнет. Однако более поздние исследования показывают, что эти звезды могут быть источником постоянных высокоэнергетических вспышек и очень сильных магнитных полей, уменьшающих возможность существования жизни в том виде, в каком мы ее знаем. Остается определить, является ли это особенностью исследуемой звезды или особенностью всего класса.
Астрономический портал  | Искать красный dwarf в Викисловаре, бесплатном словаре. |
 | Викискладе есть материалы, связанные с Красные карлики. |
