Punaiset kääpiöt: Yleisimmät ja pisimpään eläneet tähdet

Taiteilija

Taiteilijan konsepti, joka esittää DG CVn: n - binaarijärjestelmän, joka koostuu kahdesta punaisesta kääpiötähdestä - laukaisee sarjan tehokkaita soihdutuksia, jotka NASA: n Swift -avaruusalus näki 23. huhtikuuta 2014. (Kuva: NASAn Goddard Space Flight Center/S.Wiessinger)





Punaiset kääpiötähdet muodostavat galaksin suurimman tähtikannan, mutta ne piiloutuvat varjoihin, liian himmeitä nähdäkseen paljaalla silmällä Maasta. Niiden rajallinen säteily auttaa pidentämään niiden käyttöikää, joka on paljon pidempi kuin auringon.

Tutkijat ajattelevat, että 20 maapallon lähellä olevasta tähdestä 20 on punaisia ​​kääpiöitä. Auringon lähin tähti Proxima Centauri on punainen kääpiö .

Termi 'punainen kääpiö' ei viittaa yksittäisiin tähtilajeihin. Sitä käytetään usein tyylikkäimpiin kohteisiin, mukaan lukien K- ja M -kääpiöt - jotka ovat todellisia tähtiä - ja ruskeat kääpiöt, joita usein kutsutaan epäonnistuneiksi tähdiksi, koska ne eivät yllä ydinfuusioita.



'' Punaisille kääpiöille ei ole olemassa todellista määritelmää '', tähtitieteilijä Michaël Gillon Belgian Liègen yliopistosta kertoi guesswhozoo.comille sähköpostitse. Gillon, joka tutkii tähtiesineitä spektrin viileämmässä päässä, oli osa tiimiä, joka tunnisti ultrakylmän tähden TRAPPIST-1 . Punainen kääpiö 'tarkoittaa yleensä kääpiötähtiä, joiden spektrityyppi vaihtelee K5V: stä M5V: hen', Gillon sanoi.

Muoto ja ominaisuudet

Punaiset kääpiöt muodostuvat kuten muutkin pääjärjestyksen tähdet . Ensin painovoima vetää yhteen pöly- ja kaasupilven ja alkaa pyöriä. Materiaali kohoaa sitten keskelle, ja kun se saavuttaa kriittisen lämpötilan, fuusio alkaa.

Punaisiin kääpiöihin kuuluu pienin tähdistä, jotka painavat 7,5% - 50% auringon massasta. Niiden pienempi koko tarkoittaa, että ne palavat alemmassa lämpötilassa ja saavuttavat vain 6 380 celsiusastetta (3500 astetta). Auringolla on siihen verrattuna lämpötila 9900 F (5500 C). Punaisten kääpiöiden alhaiset lämpötilat tarkoittavat, että ne ovat kaukana, paljon himmeämpiä kuin tähdet aurinko .



Niiden alhainen lämpötila tarkoittaa myös sitä, että ne palavat vetyvarannostaan ​​hitaammin. Kun muut, massiivisemmat tähdet polttavat vain ytimessä olevan vedyn läpi ennen elämänsä loppua, punaiset kääpiöt kuluttavat kaiken vetyään ytimensä sisällä ja ulkopuolella. Tämä pidentää punaisten kääpiöiden elinkaaren biljooniin vuosiin; kaukana auringon kaltaisten tähtien 10 miljardin vuoden elinajasta.

Tässä taiteilijassa

Tämän taiteilijan käsityksessä kaasua ja pölyä pyörii nuoren tähden ympärillä. Lopulta tämän materiaalin pitäisi muodostaa planeettoja painovoiman avulla.(Kuva: NASA/JPL-Caltech)



Punaisten kääpiöiden luokittelu

Tutkijoilla on toisinaan vaikeuksia erottaa punainen kääpiötähti ruskeasta kääpiöstä. Ruskeat kääpiöt ovat viileitä ja himmeitä ja muodostavat todennäköisesti samalla tavalla kuin punaiset kääpiöt, mutta ruskeat kääpiöt eivät koskaan saavuta fuusio -pistettä, koska ne ovat liian pieniä, joten niitä ei pidetä tähdinä.

'Kun havaitsemme punaista kääpiötä ja mittaamme sen ilmakehää, emme välttämättä tiedä, onko se ruskea kääpiö vai tähti - nuoret ruskeat kääpiöt näyttävät melkein täsmälleen ultrakylmiltä tähdiltä', sanoi Kalifornian yliopiston tähtitieteilijä Adam Burgasser. San Diego.

Selvittääkseen, onko taivaankappale ruskea vai punainen kääpiö, tutkijat mittaavat kohteen ilmakehän lämpötilan. Fuusioitumattomat ruskeat kääpiöt ovat viileämpiä kuin 2000 Kelvin (3140 F tai 1772 C), kun taas vetyä sulavat tähdet ovat lämpimämpiä kuin 2700 K (4400 F tai 2427 C). Välissä tähti voitaisiin luokitella punaiseksi kääpiöksi tai ruskeaksi kääpiöksi.

Joskus esineen ilmakehässä olevat kemikaalit voivat paljastaa vihjeitä siitä, mitä sen sydämessä tapahtuu. Burgasserin mukaan metaanin tai ammoniakin kaltaiset molekyylit, jotka voivat selviytyä vain kylmissä lämpötiloissa, viittaavat siihen, että esine on ruskea kääpiö. Litium ilmakehässä viittaa myös siihen, että punainen kääpiö on pikemminkin ruskea kääpiö kuin todellinen tähti.

Mutta tutkijat voivat silti käyttää termiä punainen kääpiö kuvatakseen, kuinka taivaankappale näyttää - pieni ja himmeä - vaikka esine on itse asiassa ruskea kääpiö, Burgasser sanoi.

Ruskeat kääpiöt sekoittavat tähtien ja planeettojen piirteitä, mutta ne ovat heidän ainutlaatuisia kokonaisuuksiaan. Tämä taiteilija

Ruskeat kääpiöt sekoittavat tähtien ja planeettojen piirteitä, mutta ne ovat heidän ainutlaatuisia kokonaisuuksiaan. Tämä taiteilijan kuva esittää ruskeaa kääpiötä 2MASSJ22282889-431026, jonka NASA: n Spitzer- ja Hubble-avaruusteleskoopit havaitsivat samanaikaisesti.(Kuva: NASA/JPL-Caltech)

Lukuisia asumiskelpoisia planeettoja?

Planeetat muodostuvat levylle jääneestä materiaalista, kun niiden tähti on luotu. Monia punaisia ​​kääpiöitä on löydetty planeettojen ympärillä, vaikka valtavat kaasujätit ovat harvinaisia. Koska punaiset kääpiöt ovat himmeämpiä kuin auringon kaltaiset tähdet, on helpompi löytää pieniä planeettoja, jotka voivat ympäröidä näitä himmeämpiä esineitä, jolloin punaiset kääpiöt ovat suosittu kohde planeettojen metsästyksessä. NASA: n Kepler -avaruusteleskooppi (joka toimi vuosina 2009--2018) ja Transiting Exoplanet Survey Satellite eli TESS (joka aloitti toimintansa vuonna 2018) ovat tutkineet monia punaisia ​​kääpiötähtiä mahdollisia Maan kaltaisia ​​planeettoja varten.

Koska TESS: n tutkimat planeetat ovat lähellä kirkkaita tähtiä, jotka ovat yleensä lähellä Maata, maanpäällisten kaukoputkien on helpompi seurata havaintoja. Huhtikuussa 2019 TESS -tutkijat ilmoittivat saaneensa löysivät tehtävänsä ensimmäisen maapallon kokoisen planeetan , vaikka sen olosuhteet eivät ole ihanteellisia elämään sellaisena kuin me sen tunnemme.

Tiedemiehet pitivät pitkään punaisia ​​kääpiöitä asumattomina. Niiden rajallinen valo ja lämpö tarkoittivat sitä, että asuinalue - tai alue, jossa nestemäistä vettä voisi muodostua planeettoille punaisen kääpiön ympärille - olisi hyvin lähellä tähtiä, jolloin planeetat olisivat tähden haitallisen säteilyn alueella. Muut planeetat voivat olla tiukasti kiinni tähdessä siten, että toinen puoli on jatkuvasti aurinkoa vasten, jolloin toinen puoli on liian lämmin ja toinen liian kylmä.

Vuonna 2016 löydettiin mahdollisesti asuttava planeetta, joka kiertää Proxima Centauria (Maan lähin tähti). Vuonna 2019 tähtitieteilijät ilmoittivat, että toinen planeetta voi kiertää kauas tähtien asutusalueen ulkopuolella. Vähintään seitsemän maapallon kokoista planeettaa kiertää punaista kääpiötä TRAPPIST-1 , ja monet tutkimukset viittaavat siihen ainakin jotkut näistä planeetoista voisivat isännöidä elämää .

Tämän taiteilijan käsitys esittää hypoteettisen asuttavan planeetan, jossa on kaksi kuuta, jotka kiertävät punaista kääpiötähteä. Tähtitieteilijät ovat havainneet, että 6 prosentilla kaikista punaisista kääpiötähdistä on maapallon kokoinen planeetta asutusalueella, joka on tarpeeksi lämmin nestemäiselle vedelle planeetan pinnalla. Koska punaiset kääpiötähdet ovat niin yleisiä, tilastollisesti lähimmän maapallon kaltaisen planeetan pitäisi olla vain 13 valovuoden päässä. Kuva lisätty 6. helmikuuta 2013.

Tämän taiteilijan käsitys esittää hypoteettisen asuttavan planeetan, jossa on kaksi kuuta, jotka kiertävät punaista kääpiötähteä. Tähtitieteilijät ovat havainneet, että 6 prosentilla kaikista punaisista kääpiötähdistä on maapallon kokoinen planeetta asutusalueella, joka on tarpeeksi lämmin nestemäiselle vedelle planeetan pinnalla. Koska punaiset kääpiötähdet ovat niin yleisiä, tilastollisesti lähimmän maapallon kaltaisen planeetan pitäisi olla vain 13 valovuoden päässä.(Kuvan luotto: David A.Aguilar (CfA))

Rivin loppu

Pienillä punaisilla kääpiöillä voi olla pidennetty käyttöikä, mutta kuten kaikki muutkin tähdet, ne lopulta polttavat polttoaineensa. Kun he tekevät, punaisista kääpiöistä tulee valkoisia kääpiöitä - kuolleita tähtiä, jotka eivät enää fuusioidu ytimessään. Lopulta valkoiset kääpiöt säteilevät kaiken lämmönsä ja tulevat mustiksi kääpiöiksi.

Mutta toisin kuin aurinko, josta tulee valkoinen kääpiö muutamassa miljardissa vuodessa, punaisilla kääpiöillä kuluu biljoonia vuosia polttaakseen polttoaineensa. Tämä on huomattavasti pidempi kuin maailmankaikkeuden ikä, joka on alle 14 miljardia vuotta vanha. Punaiset kääpiöt voivat olla hieman himmeitä, mutta kilpikonnan tavoin he voittavat hitaasti mutta varmasti selviytymiskilpailun.

Lisäresurssit:

guesswhozoo.com -avustaja Elizabeth Howell päivitti tämän artikkelin 6. kesäkuuta 2019.