Koncepcja artysty pokazująca DG CVn - układ podwójny składający się z dwóch czerwonych karłów - rozpętała serię potężnych rozbłysków widzianych przez statek kosmiczny Swift NASA 23 kwietnia 2014 r.
(Zdjęcie: © NASA Goddard Space Flight Center / S. Wiessinger)
Gwiazdy czerwonego karła stanowią największą populację gwiazd w galaktyce, ale chowają się w cieniach, zbyt słabe, aby można je było zobaczyć gołym okiem z Ziemi. Ich ograniczony blask pomaga wydłużyć ich żywotność, która jest znacznie większa niż dla słońca.
Naukowcy uważają, że 20 z 30 gwiazd w pobliżu Ziemi to czerwone karły. Najbliższą gwiazdą do słońca, Proxima Centauri, jest czerwony karzeł.
Termin „czerwony karzeł” nie odnosi się do jednego rodzaju gwiazdy. Często stosuje się go do najfajniejszych obiektów, w tym karłów K i M - które są prawdziwymi gwiazdami - i brązowych karłów, często nazywanych „gwiazdami nieudanymi”, ponieważ nie utrzymują syntezy wodoru w swoich rdzeniach.
„Nie ma prawdziwej definicji czerwonych karłów”, powiedział astronomowi Michaëlowi Gillon z University of Liège w Belgii pocztą elektroniczną. Gillon, który bada obiekty gwiezdne na niższym końcu spektrum, był częścią zespołu, który zidentyfikował ultrakłótną gwiazdę TRAPPIST-1. Czerwony karzeł „ogólnie odnosi się do gwiazd karłowatych o typie spektralnym od K5V do M5V” - powiedział Gillon.
Formacja i cechy
Czerwone karły tworzą się jak inne gwiazdy o głównej sekwencji. Najpierw chmura pyłu i gazu jest przyciągana grawitacyjnie i zaczyna się obracać. Materiał następnie zbija się w środku, a gdy osiągnie temperaturę krytyczną, rozpoczyna się fuzja.
Czerwone karły to najmniejsza z gwiazd, ważąca od 7,5% do 50% masy Słońca. Ich zmniejszony rozmiar oznacza, że palą się w niższej temperaturze, osiągając zaledwie 6380 stopni Fahrenheita (3500 stopni Celsjusza). Dla porównania słońce ma temperaturę 9 900 F (5 500 C). Niskie temperatury czerwonych karłów oznaczają, że są znacznie ciemniejsze niż gwiazdy takie jak słońce.
Ich niska temperatura oznacza również, że spalają się szybciej niż zapasy wodoru. Podczas gdy inne, bardziej masywne gwiazdy płoną tylko przez wodór w jądrze przed końcem życia, czerwone karły zużywają cały wodór wewnątrz i na zewnątrz jądra. Wydłuża to życie czerwonych karłów do trylionów lat; znacznie dłużej niż 10 miliardów lat życia gwiazd podobnych do Słońca.
Klasyfikacja czerwonych karłów
Naukowcy czasami mają trudności z odróżnieniem czerwonej karły od brązowego karła. Brązowe karły są chłodne i ciemne i prawdopodobnie tworzą to samo, co robią czerwone karły, ale brązowe karły nigdy nie osiągają punktu topnienia, ponieważ są zbyt małe i dlatego nie są uważane za gwiazdy.
„Kiedy obserwujemy czerwonego karła i mierzymy jego atmosferę, niekoniecznie wiemy, czy jest to brązowy karzeł, czy gwiazda - młode brązowe karły wyglądają prawie dokładnie tak, jak gwiazdy ultrazimne” - powiedział Adam Burgasser, astronom z University of California, San Diego.
Aby dowiedzieć się, czy obiekt niebiański jest brązowym czy czerwonym karłem, naukowcy mierzą temperaturę atmosfery obiektu. Wolne od fuzji brązowe karły są chłodniejsze niż 2000 kelwinów (3140 F lub 1727 C), podczas gdy gwiazdy topiące się wodorem są cieplejsze niż 2700 K (4400 F lub 2427 C). Pomiędzy nimi gwiazdę można sklasyfikować jako czerwony karzeł lub brązowy karzeł.
Czasami chemikalia w atmosferze obiektu mogą ujawnić wskazówki na temat tego, co dzieje się w jego sercu. Według Burgassera obecność cząsteczek takich jak metan lub amoniak, które mogą przetrwać tylko w niskich temperaturach, sugeruje, że przedmiotem jest brązowy karzeł. Lit w atmosferze sugeruje również, że czerwony karzeł jest brązowym karłem, a nie prawdziwą gwiazdą.
Ale naukowcy mogą nadal używać terminu czerwony karzeł, aby opisać, jak wygląda obiekt niebieski - mały i przyćmiony - nawet jeśli obiekt ten jest rzeczywiście brązowym karłem, powiedział Burgasser.
Mnóstwo planet nadających się do zamieszkania?
Planety powstają z materiału pozostałego na dysku po utworzeniu ich gwiazdy. Znaleziono wiele czerwonych karłów z otaczającymi je planetami, choć ogromne gazowe olbrzymy są rzadkie. Ponieważ czerwone karły są ciemniejsze niż gwiazdy takie jak słońce, łatwiej jest znaleźć małe planety, które mogą otaczać te ciemniejsze obiekty, co sprawia, że czerwone karły są popularnym celem poszukiwań planet. NASA Kosmiczny teleskop Keplera (który działał w latach 2009-2018) i Tranzytowa satelita do badań Exoplanetlub TESS (który rozpoczął działalność w 2018 r.), zbadali wiele gwiazd czerwonego karła dla możliwych planet podobnych do Ziemi.
Ponieważ planety badane przez TESS są blisko jasnych gwiazd, które wydają się być blisko Ziemi, teleskopom naziemnym łatwiej jest śledzić obserwacje. W kwietniu 2019 r. Śledczy TESS ogłosili, że tak znaleźli pierwszą planetę swojej wielkości Ziemi, chociaż jego warunki nie są idealne dla życia, jakie znamy.
Przez długi czas naukowcy uważali, że czerwone karły nie nadają się do zamieszkania. Ich ograniczone światło i ciepło oznaczały, że strefa mieszkalna - lub region, w którym płynna woda mogłaby tworzyć się na planetach wokół czerwonego karła - byłaby bardzo blisko gwiazdy, co spowodowałoby, że planety znajdowałyby się w zasięgu szkodliwego promieniowania z gwiazdy. Inne planety mogą być przyporządkowane pływowo do gwiazdy, z jedną stroną stale zwróconą w stronę słońca, co powoduje, że jedna strona jest zbyt ciepła, a druga zbyt zimna.
W 2016 r. Znaleziono potencjalnie nadającą się do zamieszkania planetę krążącą wokół Proxima Centauri (najbliższej gwiazdy na Ziemi). A w 2019 roku astronomowie ogłosił możliwość drugiej planety krążące daleko poza strefą zamieszkania gwiazdy. Co najmniej siedem planet wielkości Ziemi okrąża czerwonego karła TRAPPIST-1i wiele badań sugeruje przynajmniej niektóre z tych planet mogłyby żyć.
Koniec linii
Małe czerwone karły mogą mieć dłuższą żywotność, ale jak wszystkie inne gwiazdy, w końcu spalą się z zapasu paliwa. Kiedy to robią, czerwone karły stają się białymi karłami - martwe gwiazdy, które nie ulegają już stopieniu w jądrze. W końcu białe karły wypromieniują całe swoje ciepło i staną się czarnymi karłami.
Ale w przeciwieństwie do słońca, które za kilka miliardów lat stanie się białym karłem, czerwone krasnale spalą paliwo za tryliony lat. Jest to znacznie dłużej niż wiek wszechświata, który ma mniej niż 14 miliardów lat. Czerwone karły mogą być nieco przyćmione, ale podobnie jak żółw, powoli, ale z pewnością wygrywają wyścig o przetrwanie.
Dodatkowe zasoby:
- Przeczytaj definicję czerwonego karła według Swinburne University.
- Dowiedz się, dlaczego czerwone karły mogą być najlepszym miejscem do znalezienia obcego życia.
- Dowiedz się, jak rozbłyski czerwonych karłów zagrażają planetom.
Ten artykuł został zaktualizowany 6 czerwca 2019 r. Przez autorkę Space.com Elizabeth Howell.
