Красный карлик

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Красный карлик в представлении художника
Система KOI-256[en], состоящая из красного и белого карликов. Иллюстрация NASA.

Кра́сный ка́рлик — согласно диаграмме Герцшпрунга — Рассела, маленькая и относительно холодная звезда главной последовательности, имеющая спектральный класс М или поздний К.

Общие характеристики[править | править код]

Спектр звезды класса M6V

Красные карлики довольно сильно отличаются от других звёзд. Масса красных карликов не превышает трети солнечной массы (нижний предел массы — 0,0767[1][2] M, затем идут коричневые карлики). Температура фотосферы красного карлика может достигать 3500 К, что превышает температуру 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.

Характеристики красных карликов[3]
Спектральный класс Радиус Масса Светимость Температура Типичные представители
R/R M/M L/L K
M0 0,64 0,47 0,075 3850 GJ 278C
M1 0,49 0,49 0,035 3600 GJ 229A
M2 0,44 0,44 0,023 3400 Лаланд 21185
M3 0,39 0,36 0,015 3250 GJ 725A
M4 0,26 0,20 0,0055 3100 Звезда Барнарда
M5 0,20 0,14 0,0022 2800 GJ 866AB
M6 0,15 0,10 0,0009 2600 Вольф 359
M7 0,12 0,09 0,0006 2500 Ван Бисбрук 8
M8 0,11 0,08 0,0003 2400 Ван Бисбрук 9
M9 0,08 0,079 0,00015 2300 LHS 2924
M9.5 0,08 0,075 0,0001 2250 DENIS-P J0021.0–4244[4]

Красные карлики во Вселенной[править | править код]

Красные карлики — самые распространённые объекты звёздного типа во Вселенной. Проксима Центавра, ближайшая звезда к Солнцу — красный карлик (спектральный класс M5,5Ve; звёздная величина 11,0m), как и двадцать из следующих тридцати ближайших звёзд. Однако из-за их низкой яркости они мало изучены.

Проблема первичных красных карликов[править | править код]

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[править | править код]

Термоядерные реакции красных карликов «экономны»: нуклеосинтез в недрах этих звёзд проходит медленно. Это объясняется сильной зависимостью скорости протекания термоядерных реакций (примерно в четвёртой степени) от температуры, которая низка у звёзд малой массы. 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.[источник не указан 113 дней]

Экзопланеты[править | править код]

Авторское представление об экзопланете, обращающейся вокруг красного карлика GJ 1214

В 2005 году были обнаружены экзопланеты, обращающиеся вокруг красных карликов. По размеру одна из них сопоставима с Нептуном (около 17 масс Земли). Эта планета обращается 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 обращается 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. В 2014 году обнаружена землеразмерная планета Kepler-186f в обитаемой зоне [5]. 22 февраля 2017 года было объявлено об обнаружении семи планет земного типа около красного карлика TRAPPIST-1. Три из них находятся в обитаемой зоне [6].

Проблемы, связанные с климатом планет[править | править код]

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. Плотная атмосфера, однако, могла бы обеспечить некоторый перенос тепла на теневое полушарие, но это, в свою очередь, вызовет сильные ветра.

Красные карлики во много крат активнее Солнца (звёздный ветер таких звёзд ненамного слабее, чем у Солнца). Очень мощные вспышки могут быть губительными для возможной жизни на планете. Магнитное поле планеты могло бы отчасти решить эту проблему, становясь барьером для радиации, но у планет с приливным захватом его в большинстве случаев быть не может, т. к. отсутствие вращения планеты означает также отсутствие вращения ядра. Впрочем, роль магнитосферы в защите от космической радиации долгое время оставалась переоцененной, и защитного свойства одной лишь атмосферы могло бы оказаться достаточно [7].

Типичные красные карлики[править | править код]

  • Проксима Центавра — (M5.5 Ve) — расстояние 1,31 пк; светимость — 0,000 072 солнечной;
  • Звезда Барнарда — (M5V) — расстояние 1,83 пк; светимость — 0,000 450 солнечной;
  • Вольф 359 — (dM6e) — расстояние 2,34 пк; светимость — 0,000 016 солнечной;
  • Росс 154 — (dM4e) — расстояние 2,93 пк; светимость — 0,000 380 солнечной;
  • Росс 248 — (dM6e) — расстояние 3,16 пк; светимость — 0,000 110 солнечной;
  • Росс 128 — (dM5) — расстояние 3,34 пк; светимость — 0,000 080 солнечной;
  • Глизе 581 — (M3V) — расстояние 6,27 пк; светимость — 0,013 солнечной;
  • TRAPPIST-1 — (M8V) — расстояние 12,10 пк; светимость — 0,000 525 солнечной.

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Burrows, A., Hubbard, W. B., Saumon, D., Lunine, J. I. An expanded set of brown dwarf and very low mass star models (англ.) // The Astrophysical Journal : рец. науч. журнал. — 1993. — Vol. 406, no. 1. — P. 158-171. — ISSN 0004-637X. — DOI:10.1086/172427. — Bibcode1993ApJ...406..158B.
  2. 1 2 Fred C. Adams & Gregory Laughlin (U. Michigan) (1997), "A Dying Universe: The Long Term Fate and Evolution of Astrophysical Objects", p. 5, arΧiv:astro-ph/9701131 [astro-ph]   (англ.)(По поводу срока пребывания на главной последовательности: См. С. 5. — формула (2.1a): , где для звёзд малой массы берётся значение α ≈ 3 — 4. Если брать значение α = 3, то красный карлик с массой в 0,1 M будет гореть 1·1013 лет. Если брать значение α = 4 , а массу красного карлика M* = 0,0767 M, то такой красный карлик горел бы 2,9·1014 лет.)
  3. Kaltenegger, L.; Traub, W. A. Transits of Earth-like Planets (англ.) // The Astrophysical Journal : рец. науч. журнал. — 2009. — Vol. 698, no. 1. — P. 519–527. — DOI:10.1088/0004-637X/698/1/519. — Bibcode2009ApJ...698..519K.
  4. Caballero J. The widest ultracool binary (англ.) // Astronomy & Astrophysics : рец. науч. журнал. — 2007. — Vol. 462. — P. L61-L64. — DOI:10.1051/0004-6361:20066814. — Bibcode2007A&A...462L..61C.
  5. Kepler Has Found the First Earth-Sized Exoplanet in a Habitable Zone!
  6. Northon, Karen. NASA Telescope Reveals Record-Breaking Exoplanet Discovery (англ.), NASA (22 February 2017). Проверено 22 февраля 2017.
  7. Магнитное поле Земли не защищает от радиации

Литература[править | править код]

Ссылки[править | править код]