Červený trpaslík

Červený trpaslík – podle Hertzsprung-Russellova diagramu malá a relativně studená hvězda hlavní posloupnosti se spektrálním typem M nebo pozdní K. Jsou to velmi běžné hvězdy, zejména ve starých kulových hvězdokupách jako M3 , galaktické halo . Rozložení červených trpaslíků v Galaxii je kulové, na rozdíl od silně vyzařujících ramen, jejichž svítivost je způsobena jasnými mladými hvězdami a přezářením z plynných kup.

Obecná charakteristika

Červení trpaslíci jsou zcela odlišní od ostatních hvězd. Hmotnost červených trpaslíků nepřesahuje třetinu hmotnosti Slunce (spodní mez hmotnosti neboli Kumarova mez je 0,0767 při obvyklém zastoupení těžkých prvků [1] [2] M ☉ , pak přicházejí hnědí trpaslíci ). Teplota fotosféry červeného trpaslíka může dosáhnout 3500 K , což převyšuje teplotu vlákna žárovky , a proto, na rozdíl od svého jména, červení trpaslíci, stejně jako lampy, nevyzařují světlo červené, ale spíše okrově nažloutlý odstín. Hvězdy tohoto typu vyzařují velmi málo světla, někdy 10 000krát méně než Slunce. Díky nízké rychlosti termonukleárního spalování vodíku mají červení trpaslíci velmi dlouhou životnost – od desítek miliard až po desítky bilionů let (červený trpaslík o hmotnosti 0,1 hmotnosti Slunce bude hořet 10 bilionů let) [2] . Termonukleární reakce zahrnující helium jsou v hlubinách červených trpaslíků nemožné , takže se nemohou proměnit v červené obry . Postupem času se postupně zmenšují a zahřívají více a více, až spotřebují celou svou zásobu vodíkového paliva a postupně se promění v modré trpaslíky a poté v bílé trpaslíky s heliovým jádrem. Ale od Velkého třesku neuplynulo dost času na to, aby byli červení trpaslíci schopni opustit hlavní sekvenci .

Skutečnost, že červení trpaslíci zůstávají v hlavní posloupnosti, zatímco ostatní hvězdy se vzdálí, umožňuje určit stáří hvězdokup zjištěním hmotnosti, při které jsou hvězdy nuceny hlavní posloupnost opustit.

Charakteristika červených trpaslíků [3]

Spektrální třída	Poloměr	Hmotnost	Zářivost	Teplota	Typičtí představitelé
Spektrální třída	R/R ☉	M/M ☉	L/L ☉	K	Typičtí představitelé
M0	0,64	0,47	0,075	3850	GJ278C
M1	0,49	0,49	0,035	3600	GJ 229A
M2	0,44	0,44	0,023	3400	Lalande 21185
M3	0,39	0,36	0,015	3250	GJ725A
M4	0,26	0,20	0,0055	3100	Barnardova hvězda
M5	0,20	0,14	0,0022	2800	GJ866AB
M6	0,15	0,10	0,0009	2600	Vlk 359
M7	0,12	0,09	0,0006	2500	Van Bisbrook 8
M8	0,11	0,08	0,0003	2400	Van Bisbrook 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]

Červení trpaslíci ve vesmíru

Téměř všechny hvězdy viditelné pouhým okem jsou bílé nebo modré, takže si možná myslíte, že červení trpaslíci nejsou běžní. Ale ve skutečnosti jsou to nejběžnější objekty hvězdného typu ve Vesmíru [5] . Pointa je, že slabé hvězdy na dálku prostě nejsou vidět. Proxima Centauri , nejbližší hvězda ke Slunci, je červený trpaslík (spektrální třída M5.5Ve; magnituda 11.0m ) , stejně jako dvacet z dalších třiceti nejbližších hvězd. Vzhledem k jejich nízké jasnosti jsou však málo studovány.

Problém primordiálních červených trpaslíků

Jednou ze záhad astronomie je příliš malý počet červených trpaslíků, kteří neobsahují vůbec žádné kovy. Podle modelu velkého třesku měla první generace hvězd obsahovat pouze vodík a helium (a velmi malé množství lithia). Pokud mezi těmito hvězdami byli červení trpaslíci, pak by měli být dnes pozorováni, což není tento případ. Obecně přijímané vysvětlení je, že hvězdy s nízkou hmotností nemohou vzniknout bez těžkých prvků. Vzhledem k tomu, že u lehkých hvězd dochází k termonukleárním reakcím zahrnujícím vodík v přítomnosti kovů, raná protohvězda s nízkou hmotností, postrádající kovy, není schopna se „vznítit“ a je nucena zůstat oblakem plynu, dokud nepřijme více hmoty. To vše podporuje teorii, že první hvězdy byly velmi hmotné a brzy zemřely a vyvrhly velké množství kovů potřebných k vytvoření lehkých hvězd.

Život na planetách kolem červených trpaslíků

Termonukleární reakce červených trpaslíků jsou „ekonomické“: nukleosyntéza v hlubinách těchto hvězd je pomalá. Je to způsobeno silnou závislostí rychlosti termonukleárních reakcí (asi čtvrtá mocnina) na teplotě, která je u hvězd s nízkou hmotností nízká. Životní cyklus červených trpaslíků je proto stokrát delší než životní cyklus žlutých trpaslíků (zejména Slunce). Pokud ten nejjednodušší život vznikl na nějaké planetě poblíž červeného trpaslíka, pak je pravděpodobnost, že se vyvine v něco zajímavého, nesrovnatelně vyšší než u tak relativně krátkých hvězd, jako je Slunce. Je to dáno tím, že rozvoj vysoce organizovaného života trvá miliardy let.

Exoplanety

V roce 2005 byly objeveny exoplanety obíhající kolem červených trpaslíků. Jedna z nich je velikostí srovnatelná s Neptunem (asi 17 hmotností Země ). Tato planeta obíhá pouze 6 milionů kilometrů od hvězdy (0,04 AU ), a proto by měla mít povrchovou teplotu kolem 150 ° C , a to i přes nízkou svítivost hvězdy. V roce 2006 byla objevena planeta podobná Zemi. Obíhá kolem červeného trpaslíka ve vzdálenosti 390 milionů kilometrů (2,6 AU ) a jeho povrchová teplota je −220 °C. V roce 2007 byly objeveny planety v obyvatelné zóně červeného trpaslíka Gliese 581 , v roce 2010 byla objevena planeta v obyvatelné zóně u Gliese 876 . V roce 2014 byla v obyvatelné zóně objevena planeta Kepler-186f velikosti Země [6] . 22. února 2017 byl oznámen objev sedmi planet podobných Zemi kolem červeného trpaslíka TRAPPIST-1 . Tři z nich jsou v obyvatelné zóně [7] .

Problémy spojené s planetárním klimatem

Vzhledem k tomu, že červení trpaslíci jsou poměrně slabí, musí být efektivní oběžná dráha Země blízko hvězdy. Ale planeta, která je příliš blízko hvězdě , se k ní na jedné straně trvale staví . Tento jev se nazývá zachycení přílivu a odlivu . Může způsobit teplotní rozdíl na různých polokoulích (noc a den), protože denní polokoule je vždy teplá (možná velmi horká) a v noci se teplota může blížit absolutní nule . Hustá atmosféra by však mohla poskytnout určitý přenos tepla do stínové polokoule, ale to by zase způsobilo silné větry.

Červení trpaslíci jsou mnohonásobně aktivnější než Slunce ( hvězdný vítr takových hvězd není o moc slabší než u Slunce). Velmi silné sluneční erupce v systému červených trpaslíků mohou být škodlivé pro možný život na planetě. Magnetické pole planety by mohlo tento problém částečně vyřešit tím, že by se stalo bariérou pro záření , ale planety s přílivovým záchytem ho ve většině případů mít nemohou, protože absence rotace planet také znamená absenci rotace jádra. Role magnetosféry v ochraně před kosmickým zářením se však dlouho přeceňovala a ochranné vlastnosti atmosféry by samy o sobě mohly stačit [8] .

Typičtí červení trpaslíci

Proxima Centauri - (M5,5 Ve) - vzdálenost 1,31 ks ; svítivost - 0,000 072 sluneční;
Barnardova hvězda - (M5V) - vzdálenost 1,83 ks ; svítivost - 0,000 450 sluneční;
Wolf 359 - (dM6e) - vzdálenost 2,34 ks ; svítivost - 0,000 016 sluneční;
Ross 154 - (dM4e) - vzdálenost 2,93 ks ; svítivost - 0,000 380 sluneční;
Ross 248 - (dM6e) - vzdálenost 3,16 ks ; svítivost - 0,000 110 sluneční;
Ross 128 - (dM5) - vzdálenost 3,34 ks ; svítivost - 0,000 080 sluneční;
Gliese 581 - (M3V) - vzdálenost 6,27 ks ; svítivost - 0,013 sluneční;
TRAPPIST-1 - ( M8V ) - vzdálenost 12,10 ks ; svítivost - 0,000 525 sluneční.

Poznámky

↑ Burrows, A., Hubbard, WB, Saumon, D., Lunine, JI Rozšířený soubor modelů hnědého trpaslíka a hvězd o velmi nízké hmotnosti // The Astrophysical Journal : op. vědecký časopis . - IOP Publishing , 1993. - Sv. 406 , č.p. 1 . - S. 158-171 . — ISSN 0004-637X . - doi : 10.1086/172427 . - .
↑ 1 2 Fred C. Adams & Gregory Laughlin (U. Michigan) (1997), Umírající vesmír: Dlouhodobý osud a evoluce astrofyzikálních objektů, str. 5, arΧiv : astro-ph/9701131 [astro-ph]. (anglicky) (Pokud jde o délku pobytu na hlavní posloupnosti: Viz str. 5. - vzorec (2.1a): , kde pro hvězdy s nízkou hmotností se bere hodnota α ≈ 3 - 4. Pokud vezmeme hodnotu α = 3, pak červený trpaslík o hmotnosti 0,1 M ⊙ bude hořet 1⋅10 13 let ... Pokud vezmeme hodnotu α = 4 a hmotnost červeného trpaslíka M * = 0,0767 M ⊙ , pak takový červený trpaslík by spálil 2,9⋅10 14 let . ) $_{{\tau _{\ast }=10^{{10}}yr\left[{M_{\ast } \přes 1M_{\odot }}\right]^{{-\alpha }}}}$
↑ Kaltenegger, L.; Traub, WA Transits of Earth-like Planets // The Astrophysical Journal : op. vědecký časopis . - IOP Publishing , 2009. - Sv. 698 , č.p. 1 . - str. 519-527 . - doi : 10.1088/0004-637X/698/1/519 . - .
↑ Caballero J. Nejširší ultracool dvojhvězda // Astronomie a astrofyzika : op . vědecký časopis . - EDP Sciences , 2007. - Sv. 462 . -P.L61- L64 . - doi : 10.1051/0004-6361:20066814 . - .
↑ Deepak Chopra, Minas Kafatos. Vy jste Kosmos. Jak v sobě objevit vesmír a proč je to důležité . — Litry, 2017-10-29. — 329 s. - ISBN 978-5-04-074474-9 . Archivováno 6. června 2020 na Wayback Machine
↑ Kepler našel první exoplanetu velikosti Země v obyvatelné zóně! . Získáno 18. dubna 2014. Archivováno z originálu 18. dubna 2014. (neurčitý)
↑ Northon, Karen . Teleskop NASA odhaluje rekordní objev Exoplanet Discovery (anglicky) , NASA (22. února 2017). Archivováno z originálu 5. března 2017. Staženo 22. února 2017.
↑ Magnetické pole Země nechrání před zářením . Staženo 1. 5. 2017. Archivováno z originálu 8. 2. 2017. (neurčitý)

Literatura

Alpert, Mark (listopad 2005). Rudá hvězda stoupá. Scientific American , s. patnáct.
Planeta velikosti Neptun obíhající kolem společné hvězdy naznačuje mnohem více

Odkazy

A. Burrows; WB Hubbard; D. Saumon; JI Lunin. Rozšířená sada modelů hnědého trpaslíka a velmi nízké hmotnosti // The Astrophysical Journal : journal. - IOP Publishing , 1993. - Sv. 406 , č.p. 1 . - S. 158-171 . - doi : 10.1086/172427 . - .
Interferometr VLT měří velikost Proxima Centauri a dalších blízkých hvězd , Evropská jižní observatoř (19. listopadu 2002). Archivováno z originálu 3. ledna 2007. Staženo 12. ledna 2007.

Slovníky a encyklopedie	Skvělý norský Britannica (online)
V bibliografických katalozích	GND : 4178529-0