Fizikal

Red Dwarf

2925
272
Erick Krajcik

Centauri kerdil merah seterusnya adalah sebahagian daripada sistem bintang centauri Alfa dalam buruj Centaur. Sumber: ESA/Hubble & NASA melalui Wikimedia Commons.

Apa itu kerdil merah?

A Red Dwarf Ia adalah bintang kecil dan sejuk yang jisimnya antara 0.08 dan 0.8 kali jisim matahari. Mereka adalah bintang yang paling banyak dan panjang di alam semesta: sehingga tiga perempat yang diketahui setakat ini. Oleh kerana kecerahan yang rendah, mereka tidak dapat dilihat dengan mata kasar, walaupun terdapat banyak kejiranan matahari: 30 bintang berdekatan, 20 adalah kerdil merah.

Yang paling ketara untuk kedekatannya dengan kami adalah Centauri seterusnya, dalam buruj Centaur, hingga 4.2 tahun cahaya jauh. Ia ditemui pada tahun 1915 oleh ahli astronomi Scotland Robert Innes (1861-1933).

Walau bagaimanapun, sebelum Centauri yang akan datang ditemui, teleskop Astronom Perancis Joseph de Lalande (1732-1802) telah menemui Red Dwarf Lalande 21185, di Constellation of the Osa Mayor.

Istilah "kerdil merah" digunakan untuk menamakan beberapa jenis bintang, termasuk mereka yang mempunyai spektrum jenis K dan M, serta kerdil coklat, bintang yang tidak benar -benar seperti itu, kerana mereka tidak pernah mempunyai massa yang cukup untuk memulakan reaktor mereka dalaman.

Jenis spektrum sesuai dengan suhu permukaan bintang, dan cahaya terurai dalam siri jalur yang sangat ciri.

Sebagai contoh, jenis spektrum K mempunyai suhu antara 5000 dan 3500 K dan sepadan dengan bintang kuning-oren, manakala suhu jenis M kurang daripada 3500 K dan bintang merah.

Matahari kita adalah spektral g, suhu kuning dan permukaan antara 5000 dan 6000 k. Bintang -bintang dengan jenis spektrum tertentu mempunyai banyak ciri yang sama, yang paling tegas dari mereka semua jisim. Menurut jisim bintang, ini akan menjadi evolusinya.

Ciri -ciri kerdil merah

Gambar yang diambil oleh Hubble. Ia adalah salah satu bintang terkecil dari Milky Way kami, yang dipanggil Gliese 623b atau GL 623b

Kerdil merah mempunyai ciri -ciri tertentu bahawa perbezaan. Kami telah menyebut beberapa pada mulanya:

Saiz kecil.
Suhu permukaan yang rendah.
Di bawah irama pembakaran bahan.
Kilauan yang terhad.

Massa

Misa, seperti yang telah kita katakan, adalah atribut utama yang mentakrifkan kategori yang bintang mencapai. Kerdil merah begitu banyak kerana bintang doh yang lebih rendah dibentuk daripada bintang besar.

Tetapi ingin tahu, masa yang diperlukan untuk membentuk bintang -bintang dengan doh kecil lebih besar daripada bintang -bintang yang sangat besar. Ini tumbuh lebih sukar kerana daya graviti yang memadatkan perkara di tengah -tengahnya lebih besar, kerana lebih banyak jisim.

Matahari, The Red Dwarf Star Gliese 229a, The Brown Dwarf Teide 1, The Dwarf Brown Gliese 229b, Brown Dwarf Wise 1828 + 2650 dan planet Jupiter ditunjukkan

Dan kita tahu bahawa sejumlah jisim kritikal diperlukan supaya suhu sesuai, untuk memulakan reaksi gabungan. Dengan cara ini bintang memulakan kehidupan orang dewasanya.

Matahari memerlukan berpuluh -puluh juta tahun untuk dibentuk, tetapi bintang 5 -time memerlukan kurang dari satu juta tahun, sementara yang paling besar dapat mulai bersinar dalam beratus -ratus ribu.

Suhu

Suhu permukaan adalah, sebagai satu lagi ciri penting sudah dikatakan bahawa mentakrifkan kerdil merah. Ia mestilah kurang daripada 5000 K, tetapi tidak kurang dari 2000 K, jika tidak, terlalu sejuk untuk menjadi bintang yang benar.

Boleh melayani anda: entalpi reaksi: definisi, termokimia, latihan

Objek bintang dengan suhu kurang dari 2000 K tidak boleh mempunyai teras fusion dan ini adalah bintang yang dibatalkan, yang tidak pernah mencapai jisim kritikal: kerdil coklat.

Analisis yang lebih mendalam mengenai garis spektrum dapat memastikan perbezaan antara kerdil merah dan kerdil coklat. Sebagai contoh, tanda -tanda litium menunjukkan hakikat bahawa ia adalah kerdil merah, tetapi jika ia adalah metana atau ammonia, ia mungkin kerdil coklat.

Jenis Spektrum dan Rajah Hertzsprung-Russell

Rajah Hertzsprung-Russell (rajah H-R) adalah graf yang menunjukkan ciri-ciri dan evolusi bintang mengikut ciri spektrumnya. Ini termasuk suhu permukaan, yang seperti yang telah kita katakan adalah faktor penentu, dan juga kilauannya.

Pembolehubah yang membentuk grafik kecerahan pada paksi menegak dan suhu yang berkesan Dalam paksi mendatar. Ia dicipta secara bebas pada awal abad ke -20 oleh ahli astronomi Ejnar Hertzsprung dan Henry Russell.

Rajah H-R menunjukkan kerdil merah dalam urutan utama, di sudut kanan bawah. Sumber: Wikimedia Commons. Itu [cc oleh 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by/4.0)].

Menurut spektrum mereka, bintang -bintang dikelompokkan mengikut klasifikasi spektrum Harvard, yang menunjukkan suhu bintang dalam urutan berikut:

O b a f g k m

Ia bermula dengan bintang -bintang terpanas, jenis atau, sementara yang paling sejuk adalah jenis m. Di bahagian atas, jenis spektrum berada di bahagian bawah graf, di bar berwarna biru ke kiri sehingga anda sampai ke kanan ke kanan.

Dalam setiap jenis terdapat variasi, kerana garis spektrum mempunyai intensiti yang berbeza, maka setiap jenis dibahagikan kepada 10 subkategori, dilambangkan oleh angka dari 0 hingga 9. Semakin rendah bilangannya, yang paling hangat adalah bintang. Contohnya Matahari adalah jenis G2 dan Centauri seterusnya ialah M6.

Wilayah tengah graf, yang berjalan dalam bentuk pepenjuru anggaran dipanggil Urutan utama. Kebanyakan bintang ada di sana, tetapi evolusi mereka boleh membawa mereka pergi dan terletak dalam kategori lain, seperti kerdil merah atau kerdil putih atau kerdil putih. Semuanya bergantung pada jisim bintang.

Kehidupan kerdil merah selalu berlaku. Tetapi di kelas ini terdapat juga bintang supersigent seperti Betelgeuse dan Antares (di sebelah kanan rajah H-R).

Evolusi

Kehidupan mana -mana bintang bermula dengan keruntuhan perkara interstellar terima kasih kepada tindakan graviti. Seperti perkara yang disatukan, bertukar lebih cepat dan berkabus membentuk album, terima kasih kepada pemuliharaan momentum sudut. Di tengahnya adalah protoestrella, embrio untuk bercakap mengenai bintang masa depan.

Menjelang masa, pas suhu dan ketumpatan semakin meningkat, sehingga jisim kritikal dicapai, di mana reaktor fusion memulakan aktivitinya. Ini adalah sumber tenaga bintang pada waktunya yang akan datang dan memerlukan suhu dalam nukleus kira -kira 8 juta k.

Pencucuhan dalam nukleus menstabilkan bintang, kerana ia mengimbangi daya graviti, yang membawa kepada keseimbangan hidrostatik yang muncul. Untuk ini, jisim antara 0 diperlukan.01 dan 100 kali jisim matahari. Sekiranya doh lebih besar, terlalu panas akan menyebabkan malapetaka yang akan memusnahkan protoestrella.

Boleh melayani anda: Undang -undang OHM: Unit dan Formula, Pengiraan, Contoh, Latihan

Dalam kerdil merah, gabungan hidrogen dalam nukleus mengimbangi daya graviti. Sumber: f. Zapata.

Setelah reaktor Fusion telah dilancarkan dan baki telah dicapai, bintang-bintang pergi ke urutan utama rajah H-R. Kerdil merah memancarkan tenaga dengan perlahan, jadi penyediaan hidrogen banyak berlangsung. Cara kerdil merah memancarkan tenaga adalah melalui mekanisme Konveksi.

Penukaran hidrogen helium yang menghasilkan tenaga dilakukan dalam kerdil merah oleh Rantai Proton-Proton, Urutan di mana ion hidrogen bersatu dengan yang lain. Suhu sangat mempengaruhi cara gabungan ini dijalankan.

Setelah hidrogen habis, reaktor bintang berhenti berfungsi dan proses penyejukan perlahan bermula.

Rantai Protón-Proton

Reaksi ini sangat kerap di bintang -bintang yang hanya dimasukkan ke dalam urutan utama, dan juga dalam kerdil merah. Ia bermula seperti ini:

¹₁H + ¹₁H → ²₁H + E⁺ + ν

Di mana e⁺ Ia adalah positron, sama dengan segala -galanya kepada elektron, kecuali bebannya positif dan ν Ia adalah neutrino, zarah ringan dan sukar difahami. Untuk bahagiannya ²₁H adalah deuterium berat atau hidrogen.

Kemudian ia berlaku:

¹₁H + ²₁H → ³₂Dia + γ

Pada yang terakhir, γ melambangkan foton. Kedua -dua reaksi berlaku dua kali, untuk menimbulkan:

³₂Dia + ³₂I → ⁴₂Dia+ 2 (¹₁H)

Bagaimana bintang menjana tenaga melakukan ini? Nah, terdapat sedikit perbezaan dalam jisim tindak balas, kehilangan jisim kecil yang berubah menjadi tenaga mengikut persamaan Einstein yang terkenal:

E = mc²

Oleh kerana tindak balas ini berlaku banyak kali melibatkan sejumlah besar zarah, tenaga yang diperolehi adalah sangat besar. Tetapi ia bukan satu -satunya reaksi yang berlaku di dalam bintang, walaupun yang paling kerap dalam kerdil merah.

Masa hidup bintang

Konsep artistik planet dengan dua exolon yang mengorbit di kawasan yang boleh dihuni kerdil merah

Masa kehidupan bintang juga bergantung pada jisimnya. Persamaan seterusnya adalah anggaran masa itu:

T = m^-2.5

Di sini t adalah masa dan m jisim. Penggunaan huruf besar adalah sesuai, dari masa ke masa dan besarnya jisim.

Bintang seperti matahari tinggal kira -kira 10.000 juta tahun, tetapi bintang 30 -time. Apa sahaja yang kekal untuk manusia.

Kerdil merah hidup lebih banyak daripada itu, terima kasih kepada parsimony yang mereka menghabiskan bahan api nuklear mereka. Untuk tujuan masa yang kita alami, kerdil merah keras selama -lamanya, kerana masa yang diperlukan untuk membuang hidrogen teras melebihi usia anggaran alam semesta.

Tidak ada kerdil merah yang telah mati, jadi segala -galanya yang dapat spekulasi tentang berapa banyak mereka hidup dan apa yang akan berakhir, adalah disebabkan oleh simulasi komputer model yang dibuat dengan maklumat mengenai mereka.

Boleh melayani anda: voltmeter: ciri, operasi, apa itu, jenis

Menurut model -model ini, saintis meramalkan bahawa apabila kerdil merah ekzos hidrogen akan berubah menjadi a Blue Dwarf.

Tidak ada yang pernah melihat bintang kelas ini, tetapi sebagai hidrogen berakhir, kerdil merah tidak berkembang sehingga bintang gergasi merah menjadi, kerana matahari kita akan menjadikannya suatu hari nanti. Ia hanya meningkatkan radioaktiviti dan dengan suhu permukaannya, bertukar menjadi biru.

Komposisi kerdil merah

Konsep artistik kerdil merah, khususnya bintang Barnard

Komposisi bintang sangat serupa, sebahagian besarnya mereka adalah hidrogen dan bola helium yang besar. Mereka mengekalkan sebahagian daripada unsur -unsur yang ada di dalam gas dan habuk yang menimbulkannya, sehingga mereka juga mengandungi jejak unsur -unsur yang dibantu oleh bintang -bintang sebelumnya.

Oleh itu, komposisi kerdil merah serupa dengan matahari, walaupun garis spektrum berbeza dengan ketara kerana suhu. Jadi jika bintang mempunyai garis hidrogen yang lemah, itu tidak bermakna bahawa ia tidak mempunyai elemen ini.

Dalam kerdil merah terdapat jejak unsur -unsur yang lebih berat, yang mana ahli astronomi memanggil "logam".

Dalam astronomi bahawa definisi tidak bertepatan dengan apa yang biasa difahami sebagai logam, kerana di sini ia digunakan untuk merujuk kepada mana -mana elemen, kecuali hidrogen dan helium.

Latihan

Bumi, Marikh dan planet sistem suria berbanding dengan Kepler-20E dan Kepler-20F exoplanets

Proses pembentukan bintang adalah rumit dan terjejas oleh banyak pembolehubah. Terdapat banyak yang masih belum diketahui proses ini, tetapi ia dipercayai sama untuk semua bintang, seperti yang diterangkan dalam segmen sebelumnya.

Faktor yang menentukan saiz dan warna bintang, yang dikaitkan dengan suhunya, adalah jumlah perkara yang dapat ditambahkan terima kasih kepada daya graviti.

Isu yang membimbangkan ahli astronomi dan yang masih belum dijelaskan adalah hakikat bahawa kerdil merah mengandungi unsur -unsur yang lebih berat daripada hidrogen, helium dan lithium.

Di satu pihak, Teori Big Bang meramalkan bahawa bintang pertama yang terbentuk mesti terdiri daripada tiga elemen yang lebih ringan. Walau bagaimanapun, elemen berat telah dikesan dalam kerdil merah.

Dan jika tidak ada kerdil merah yang telah mati, ini bermakna kerdil merah pertama yang terbentuk masih mesti ada di suatu tempat, semuanya terdiri daripada unsur cahaya.

Kemudian kerdil merah telah dibentuk kemudian, kerana kehadiran unsur -unsur berat dalam penciptaan mereka diperlukan. Atau ada kerdil merah generasi pertama, tetapi yang begitu kecil dan dengan sedikit kecerahan, mereka belum ditemui.

Contoh kerdil merah

Centauri seterusnya

Kesan artistik Centauri B seterusnya ditunjukkan secara hipotesis sebagai Superstier Rocky dan Gersang. Sumber: ESO/m. Kornmesser, CC oleh 4.0, melalui Wikimedia Commons

Ia adalah 4.2 tahun cahaya jauh dan mempunyai bersamaan dengan bahagian kelapan matahari, tetapi 40 kali lebih padat. Seterusnya mempunyai medan magnet yang sengit, yang menjadikannya terdedah kepada luas.

Seterusnya juga mempunyai sekurang -kurangnya satu planet yang diketahui: Next Centauri B, yang dikeluarkan pada tahun 2016. Tetapi dipercayai bahawa ia telah dibakar oleh suar yang sering dipancarkan bintang, jadi tidak mungkin rumah hidup, sekurang -kurangnya tidak seperti yang kita tahu, kerana pelepasan bintang mengandungi x -rays mengandungi.

Bintang Barnard

Perbandingan Saiz Antara Matahari, Bintang Barnard dan Planet Musytari. Sumber: Wikimedia Commons.

Ia adalah kerdil merah yang sangat dekat, pada 5.9 tahun cahaya jauh, yang ciri utamanya adalah kelajuan yang hebat, kira -kira 90 km/s ke arah matahari.

Ia dapat dilihat melalui teleskop dan hampir, ia juga terdedah untuk mengalami suar dan cahaya. Baru -baru ini sebuah planet ditemui dengan mengorbit bintang Barnard.

Bintang Teegarden

Rajah struktur kemungkinan sistem bintang Teegardens 12 tahun cahaya dari Bumi seperti yang difahami pada tahun 2019. Sumber: DARC 12345, CC0, melalui Wikimedia Commons

Kerdil merah ini hanya 8 % daripada jisim matahari adalah dalam buruj Aries dan hanya dapat dilihat dengan teleskop yang kuat. Ia adalah antara bintang terdekat, pada jarak kira -kira 12 tahun cahaya.

Ia ditemui pada tahun 2002 dan sebagai tambahan kepada pergerakan sendiri yang luar biasa, nampaknya mempunyai planet di zon yang boleh dihuni.

Wolf 359

Ia adalah kerdil merah yang berubah -ubah dalam buruj Leo dan hampir 8 tahun cahaya dari matahari kita. Menjadi bintang yang berubah -ubah, kilauannya meningkat secara berkala, walaupun keberaniannya tidak begitu kuat.