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紅矮星

表面温度低、颜色偏红的矮恒星 来自维基百科,自由的百科全书

紅矮星
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紅矮星,也就是M型主序星(MV),根據赫羅圖,「紅矮星」在眾多處於主序階段的恆星當中,其大小及溫度均相對較小和低,在光譜分類方面屬於M型。其溫度通常為2400K至3500K。[1]

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藝術家筆下的紅矮星,也是太陽附近最常見的恆星類型

特徵

紅矮星占恆星比例中的較多數。大多數紅矮星的直徑及質量均低於太陽的三分之一,表面溫度也低於3,500 K。釋出的光也比太陽弱得多,有時更可低於太陽光度的萬分之一。又由於內部的元素核聚變的速度緩慢,因此它們也擁有較長的壽命。質量低於0.35太陽質量的紅矮星會有充分的對流,元素會在恆星內部均勻分布,而不會在核心累積,因此紅矮星不會膨脹成紅巨星,而是會轉變成藍矮星,直至氫氣耗盡時變成白矮星。它們保持穩定的光度和光譜的壽命在數百億年至十幾萬億年,由於現在宇宙的年齡有限,還沒有紅矮星發展到之後的階段。[2][3][4]

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圖左的紅矮星,體積比右方的太陽小得多

此外人們又發現,不含「金屬[註 1]」的紅矮星只佔很少的一部分,而根據「大爆炸」理論的預測,第一代恆星應只擁有氫、氦及元素,如果這些早期恆星包括紅矮星,那麼這些「純正」的紅矮星至今理應能繼續觀測得到,然而事實卻不然,含有「金屬」的恆星佔了紅矮星的大多數。因此在宇宙形成時,能發光的第一代恆星定擁有超高質量,因為它們極短的壽命在經過超新星爆發後,重元素得以產生,成為形成低質量恆星基本的構成。

宇宙眾多恆星中,大約73%左右為紅矮星,佔了大多數,是宇宙中最常見的星體。[5] 在銀河系中紅矮星也是大多數,離太陽最近的65顆恆星中有50顆是紅矮星。[6]例如離太陽最近的恆星,半人馬座南門二比鄰星,便是一顆紅矮星,其光譜分類為M5,視星等11.0。

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行星系統

至2005年,人們首度在紅矮星身上,發現有太陽系外行星圍繞旋轉,第一顆行星的質量與海王星差不多,日距約為600萬公里(0.04天文單位),其表面溫度約為攝氏150°C。2006年,人們又發現一顆與土星差不多的行星繞着另一顆紅矮星旋轉,這顆行星的日距為3.9億公里(2.6天文單位),表面溫度為攝氏零下220°C。

紅矮星尤其是從M3V(約0.3倍至0.35倍太陽質量)開始,輻射層開始徹底消失,變成完全對流的結構,耀斑活動在所有恆星光譜中最為劇烈(就耀斑活動本身而言是M3V至M6V最為嚴重,M7V至M9V在等距離下程度稍輕但宜居帶距離更近從而實際破壞性可能更大,從K型主序星末段一直到M2V、部分M3V則屬於輻射層逐漸消失而耀斑逐漸增強的過渡狀態),只要磁場不穩定就迅速對外界輸出強烈的紫外輻射X射線,一旦爆發超大閃焰,威力最嚴重時,等距離下是太陽的10多倍至300多倍,再考慮上宜居帶的距離比太陽的宜居帶近得多,最極端情況下是太陽的宜居帶的17萬倍以上(例如著名的TRAPPIST-1,光譜為M8V)[7][8][9][10][11][12][13];若行星無強大磁場保護,即使有大氣層也會被吹散;紅矮星的宜居帶的恆星風也比B、A、F、G、K型主序星都要嚴重,幾乎和超大質量恆星相當的破壞性水平[14][15][16][17]。再加上潮汐鎖定造成永晝永夜[17],縱然換作穩定的已經有一定年齡的紅矮星,大氣層仍可能從行星永晝面高溫消耗掉[18][17]。此外21世紀的一些新研究強調孕育生命的恆星的可見光宜居帶與紫外光宜居帶必須重合,即使是K型主序星也只有少數勉強符合要求,紅矮星則更不用說[19]。所以儘管紅矮星的壽命極長,但其宜居性爭議很大,可以不完全排除少數相對溫和的早M型主序星。

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離太陽最近的紅矮星

太陽鄰近的恆星中,約85%左右為紅矮星,以下將列舉幾個:

半人馬座南門二比鄰星:為三合星系統,主星為G型主序星半人馬座α星A,第二顆為K型主序星半人馬座α星B,第三顆恆星,也就是比鄰星,為一顆M型紅矮星,目前發現有行星圍繞着比鄰星,比鄰星b,該行星位於紅矮星比鄰星適居帶內,距離地球4.2光年,是距離太陽最近的恆星系。

巴納德星:是一顆質量非常小的紅矮星,該恆星為英國天文學家愛德華·愛默生·巴納德於1916年發現的,有一顆行星圍繞着巴納德星,巴納德星b,該行星為一顆超級地球,距離地球約6光年。

沃夫359:一顆很小且黯淡的紅矮星,距離太陽7.7光年。

拉蘭德21185:距離地球約8.2光年,周圍可能有行星。

羅斯248:是一個移動中的紅矮星,它一直往太陽方向移動,約38000年後會比比鄰星更靠近太陽。

比鄰星:位於半人馬座,是半人馬座α三合星的第三顆星,依拜耳命名法也稱為半人馬座α星C,是距離太陽最近的一顆恆星(4.22光年),恆星分類屬於紅矮星。

參見

引用

備註

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