Концепция художника, демонстрирующая DG CVn - бинарную систему, состоящую из двух звезд красного карлика - запускающую серию мощных вспышек, замеченных космическим кораблем НАСА Swift 23 апреля 2014 года.
(Изображение: © Центр космических полетов имени Годдарда НАСА / С. Виссингер)
Звезды красных карликов составляют наибольшую популяцию звезд в галактике, но они прячутся в тени, слишком тусклые, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом с Земли. Их ограниченное сияние помогает продлить срок их службы, который намного больше, чем у Солнца.
Ученые считают, что 20 из 30 звезд около Земли - красные карлики. Ближайшая к Солнцу звезда Проксима Центавра - красный карлик.
Термин «красный карлик» не относится к одному виду звезды. Его часто применяют к самым крутым объектам, включая карликов K и M, которые являются настоящими звездами, и коричневых карликов, часто называемых «неудачными звездами», потому что они не поддерживают синтез водорода в своих ядрах.
«Нет точного определения красных карликов», - сказал Space.com по электронной почте астроном Микаэль Гиллон из Льежского университета в Бельгии. Гиллон, который изучает звездные объекты на более холодном конце спектра, был частью команды, которая определила ультрахолодную звезду TRAPPIST-1. Красный карлик "обычно относится к карликовым звездам со спектральным типом в диапазоне от K5V до M5V", сказал Гиллон.
Формирование и характеристики
Красные карлики образуются как другие звезды главной последовательности. Во-первых, облако пыли и газа притягивается гравитацией и начинает вращаться. Затем материал слипается в центре, и когда он достигает критической температуры, начинается плавление.
Красные карлики включают самые маленькие звезды, вес которых составляет от 7,5% до 50% массы Солнца. Их уменьшенный размер означает, что они сгорают при более низкой температуре, достигая всего лишь 6 380 градусов по Фаренгейту (3500 градусов по Цельсию). Солнце, для сравнения, имеет температуру 9900 градусов по Фаренгейту (5500 градусов по Цельсию). Низкие температуры красных карликов означают, что они намного, намного тусклее звезд, подобных солнцу.
Их низкая температура также означает, что они сгорают за счет снабжения водородом менее быстро. В то время как другие, более массивные звезды сжигают только водород в своем ядре, прежде чем завершить свою жизнь, красные карлики потребляют весь свой водород, внутри и снаружи своего ядра. Это увеличивает продолжительность жизни красных карликов до триллионов лет; далеко за 10 миллиардов лет жизни похожих на солнце звезд.
Классификация красных карликов
Ученым иногда трудно отличить звезду красного карлика от коричневого карлика. Коричневые карлики холодные и тусклые, и, вероятно, образуют то же самое, что и красные карлики, но коричневые карлики никогда не достигают точки слияния, потому что они слишком малы, и поэтому их не считают звездами.
«Когда мы наблюдаем за красным карликом и измеряем его атмосферу, мы не обязательно знаем, коричневый это карлик или звезда - молодые коричневые карлики выглядят почти точно как ультрахолодные звезды», - сказал Адам Бургассер, астроном из Калифорнийского университета. Сан Диего.
Чтобы выяснить, является ли небесный объект коричневым или красным карликом, ученые измеряют температуру атмосферы объекта. Коричневые карлики без слияния холоднее, чем 2000 Кельвин (3140 F или 1727 C), в то время как звезды со сплавлением водорода теплее, чем 2700 K (4400 F или 2427 C). Между ними звезда может быть классифицирована как красный карлик или коричневый карлик.
Иногда химические вещества в атмосфере объекта могут выявить подсказки о том, что происходит в его сердце. По словам Бургассера, присутствие таких молекул, как метан или аммиак, которые могут выжить только при низких температурах, говорит о том, что объект является коричневым карликом. Литий в атмосфере также предполагает, что красный карлик - это скорее коричневый карлик, чем настоящая звезда.
Но ученые все еще могут использовать термин красный карлик, чтобы описать, как выглядит небесный объект - маленький и тусклый - даже если этот объект на самом деле коричневый карлик, сказал Бургассер.
Хозяин обитаемых планет?
Планеты формируются из материала, оставшегося в диске после того, как их звезда была создана. Много красных карликов было найдено с окружающими их планетами, хотя огромные газовые гиганты редки. Поскольку красные карлики тусклее, чем звезды, такие как солнце, легче найти маленькие планеты, которые могут окружать эти тусклые объекты, что делает красных карликов популярной целью для охоты на планеты. НАСА Космический телескоп Kepler (который работал в период с 2009 по 2018 год) и Транзитный спутник Exoplanet Surveyили TESS (который начал свою деятельность в 2018 году), исследовал множество звезд красных карликов на предмет возможных планет земного типа.
Поскольку планеты, исследуемые TESS, находятся вблизи ярких звезд, которые, как правило, находятся близко к Земле, наземным телескопам легче следить за наблюдениями. В апреле 2019 года следователи TESS объявили, что имели нашли свою первую планету размером с Землюхотя его условия не идеальны для жизни, как мы ее знаем.
Долгое время ученые считали, что красные карлики необитаемы. Их ограниченный свет и тепло означали, что обитаемая зона - или область, где жидкая вода могла образоваться на планетах вокруг красного карлика - была бы очень близка к звезде, помещая планеты в зону опасного излучения от звезды. Другие планеты могут быть привязаны к звезде, при этом одна сторона постоянно обращена к солнцу, в результате чего одна сторона становится слишком теплой, а другая - слишком холодной.
В 2016 году была обнаружена потенциально обитаемая планета, вращающаяся вокруг Проксимы Центавра (ближайшей звезды Земли). А в 2019 году астрономы объявили о возможности второй планеты на орбите далеко за пределами обитаемой зоны звезды. По крайней мере семь планет размером с Землю вращаются вокруг красного карлика TRAPPIST-1и многие исследования предполагают по крайней мере, некоторые из этих планет могут принять жизнь.
Конец строки
Крошечные красные карлики могут иметь увеличенный срок службы, но, как и все другие звезды, они в конечном итоге сгорят за счет своего запаса топлива. Когда они это делают, красные карлики становятся белыми карликами - мертвыми звездами, которые больше не подвергаются слиянию в своем ядре. В конце концов, белые карлики будут излучать все свое тепло и станут черными карликами.
Но в отличие от солнца, которое через несколько миллиардов лет станет белым карликом, красным карликам понадобится триллионы лет, чтобы прожечь свое топливо. Это значительно дольше, чем возраст вселенной, которой менее 14 миллиардов лет. Красные карлики могут быть немного тусклыми, но, подобно черепахе, они медленно, но верно выигрывают гонку на выживание.
Дополнительные ресурсы:
- Прочитайте определение красного карлика согласно Суинбернскому университету.
- Узнайте, почему красные карлики могут быть лучшим местом для поиска инопланетной жизни.
- Узнайте, как супер вспышки от красных карликов ставят под угрозу планеты.
Эта статья была обновлена 6 июня 2019 года участником Space.com Элизабет Хауэлл.
