Červený trpaslík

Ďalší červený trpaslík Centauri je súčasťou hviezd Alfa Centauri v súhvezdí Centaur. Zdroj: ESA/Hubble & NASA prostredníctvom Wikimedia Commons.

Čo je červený trpaslík?

A Červený trpaslík Je to malá a studená hviezda, ktorej hmotnosť je medzi 0.08 a 0.8 -násobok hmotnosti slnka. Sú to najhojnejšie a najdlhšie hviezdy vo vesmíre: až tri štvrtiny všetkých známych doteraz. Kvôli ich nízkej svietivosti nie sú pozorovateľné voľným okom, napriek tomu, že sú početné v susedstve Slnka: 30 Hviezdičiek, 20 je červených trpaslíkov. 

Najpozoruhodnejšie pre jeho blízkosť k nám je ďalší Centauri, v konštelácii Centaur, 4.2 svetelné roky ďalej. Objavil ho v roku 1915 škótsky astronóm Robert Innes (1861-1933).

Avšak predtým, ako sa objavil nasledujúci Centauri, francúzsky astronómový ďalekohľad Joseph de Lalande (1732-1802) už našiel Red Dwarf Lalande 21185, v súhvezdí primátora primátora OSA.

Termín „červený trpaslík“ sa používa na vymenovanie niekoľkých druhov hviezd, vrátane hviezd so spektrálnym typom K a M, ako aj hnedými trpaslíkmi, hviezdami, ktoré nie sú skutočne také, pretože nikdy nemali dostatok hmotnosti na začatie vnútorného reaktora.

Spektrálne typy zodpovedajú povrchovej teplote hviezdy a jej svetlo sa rozkladá vo veľmi charakteristickej sérii pruhov. 

Napríklad spektrálny typ K má teplotu medzi 5 000 a 3500 K a zodpovedá žltým oranžovým hviezdam, zatiaľ čo teplota typu M je menšia ako 3500 K a sú červené hviezdy.

Naše slnko je spektrálne G, žltá a povrchová teplota medzi 5 000 a 6000 K. Hviezdy s určitým spektrálnym typom majú veľa spoločných charakteristík, ktoré sú najdôležitejšie zo všetkých z nich. Podľa hmotnosti hviezdy to bude jeho vývoj.

Charakteristiky červených trpaslíkov

Obrázok nasnímaný Hubbleom. Je to jedna z najmenších hviezd našej Mliečnej dráhy, ktorá sa nazýva Gliese 623B alebo GL 623B

Červené trpaslíky majú určité charakteristiky, ktoré rozdiely. Niektoré sme už spomenuli na začiatku:

• Malá veľkosť.
• Nízka povrchová teplota.
• Pod rytmom materiálového spaľovania.
• Nedostatočná svietivosť.

Masa

Hmota, ako sme už povedali, je hlavným atribútom, ktorý definuje kategóriu, ktorú hviezda dosahuje. Červení trpaslíci sú tak hojní, pretože sa vytvára viac hviezd s nízkym cestom ako masívne hviezdy.

Ale je zvláštne, že čas potrebný na vytvorenie hviezd s malým cestom je väčší ako čas veľmi masívnych hviezd. Tieto rastú oveľa tvrdšie, pretože gravitačná sila, ktorá zhutňuje záležitosť v strede, je väčšia, pretože existuje viac hmoty. 

Slnko, hviezda Red Dwarf Gliese 229a, Brown Dwarf Teide 1, Trpastá hnedá Gliese 229b, hnedý trpaslík 1828 + 2650 a Planet Jupiter je uvedený

A vieme, že je potrebné určité množstvo kritickej hmoty, aby bola teplota vhodná, aby sa začalo fúzne reakcie. Týmto spôsobom hviezda začína jeho dospelý život.

Slnko potrebovalo na vytvorenie desiatok miliónov rokov, ale 5 -časová hviezda vyžaduje menej ako milión rokov, zatiaľ čo najmasívnejší môže začať žiariť v stovkách tisíc.

Teplota

Povrchová teplota je, pretože sa už hovorí ďalšou dôležitou črtou, ktorá definuje červené trpaslíky. Musí to byť menej ako 5 000 K, ale nie menej ako 2000 K, inak je príliš chladno na to, aby to bola skutočná hviezda.

Môže vám slúžiť: reakčná entalpia: Definícia, termochémia, cvičenia

Hviezdne objekty s teplotou menej ako 2000 K nemôžu mať fúzne jadro a sú to potratené hviezdy, ktoré nikdy nedosiahli kritickú hmotu: hnedé trpaslíky.

Hlbšia analýza spektrálnych čiar môže zabezpečiť rozdiel medzi červeným trpaslíkom a hnedým trpaslíkom. Napríklad indikácie lítia poukazujú na skutočnosť, že ide o červený trpaslík, ale ak je to metán alebo amoniak, je to pravdepodobne hnedý trpaslík.

Spektrálne typy a Hertzsprung-Russell diagram

Hertzsprung-Russell diagram (H-R Schéma) je graf, ktorý ukazuje charakteristiky a vývoj hviezd podľa jej spektrálnych charakteristík. Zahŕňa to povrchovú teplotu, ktorá, ako sme povedali, je určujúcim faktorom, ako aj jeho svietivosť.

Premenné, ktoré tvoria graf jas na vertikálnej osi a efektívna teplota V horizontálnej osi. Závisle ho vytvorili na začiatku 20. storočia astronómovia Ejnar Hertzsprung a Henry Russell.

H-r diagram zobrazujúci červené trpaslíky v hlavnej sekvencii, v pravom dolnom rohu. Zdroj: Wikimedia Commons. Že [CC o 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/o/4.0)].

Podľa ich spektra sú hviezdy zoskupené podľa Harvardovej spektrálnej klasifikácie, čo naznačuje teplotu hviezdy v nasledujúcom poradí písmen:

O b a f g k m

Začína to najhorúcejšími hviezdami, tie typu alebo, zatiaľ čo najchladnejšie sú hviezdy typu m. Na hornom obrázku sú spektrálne typy na spodnej časti grafu, na farebnej tyči modrej doľava, až kým nedosiahnete doprava doprava.

V rámci každého typu existujú variácie, pretože spektrálne čiary majú inú intenzitu, potom je každý typ rozdelený na 10 podkategórií, označovaných číslami od 0 do 9. Čím nižšie je číslo, najhorúcejšie je hviezda. Napríklad slnko je typ G2 a ďalší Centauri je m6. 

Centrálna oblasť grafu, ktorá sa koná vo forme približného diagonálu, sa nazýva Hlavná sekvencia. Väčšina hviezd je tu, ale ich vývoj ich môže viesť k odchodu a umiestneným v iných kategóriách, ako je napríklad červený alebo trpaslíci gigant alebo biely trpaslík. Všetko záleží na hmotnosti hviezdy.

Život červených trpaslíkov vždy trvá. Ale v tejto triede existujú aj supergitentné hviezdy, ako sú Betelgeuse a Antares (napravo od diagramu H-R).

Vývoj

Život akejkoľvek hviezdy začína kolapsom medzihviezdnej záležitosti vďaka pôsobeniu gravitácie. Ako sa záležitosť spája, je rýchlejšia a zahmlieva sa a vytvára album, a to vďaka zachovaniu uhlovej hybnosti. V strede je protoestrella, embryo, ako je to povedané o budúcej hviezde.

Ako čas, priechod teploty a hustoty sa zvyšuje, až kým sa nedosiahne kritická hmota, v ktorej fúzny reaktor začína svoju aktivitu. Toto je zdroj energie hviezdy v jeho čase a vyžaduje teplotu v jadre asi 8 miliónov K.

Zapaľovanie v jadre stabilizuje hviezdu, pretože kompenzuje gravitačnú silu, čo vedie k objavenej hydrostatickej rovnováhe. Na tento účel je potrebná hmota medzi 0.01 a 100 -násobok hmotnosti slnka. Ak je cesto väčšie, prehriatie by spôsobilo katastrofu, ktorá by zničila protoestrelu.

Môže vám slúžiť: Ohmov zákon: jednotky a receptúra, výpočet, príklady, cvičenia V červenom trpaslíku fúzia vodíka v jadre vyrovnáva silu gravitácie. Zdroj: f. Zapata.

Po spustení fúzneho reaktora a dosiahnutí rovnováhy sa hviezdy idú do hlavnej sekvencie diagramu H-R. Červené trpaslíky emitujú energiu veľmi pomaly, takže poskytovanie vodíka trvá veľa. Spôsob, akým červený trpaslík vyžaruje energiu, je mechanizmom konvekcia. 

Konverzia vodíka hélia, ktorá vytvára energiu, sa vykonáva v červených trpaslíkoch Proton-protón, Sekvencia, v ktorej sa vodík ión spája s iným. Teplota výrazne ovplyvňuje spôsob, akým sa táto fúzia vykonáva.

Akonáhle je vodík vyčerpaný, hviezdny reaktor prestane fungovať a začína proces pomalého chladenia.

Reťazec protónu

Táto reakcia je veľmi častá v hviezdach, ktoré sú práve začlenené do hlavnej sekvencie, ako aj do červených trpaslíkov. Začína to takto:

¹ ₁H + ¹₁H → ²₁H + E⁺ + ν

Kde e⁺ Je to pozitrón, identický vo všetkom s elektrónom, pokiaľ jeho zaťaženie nie je pozitívne a ν Je to neutrína, ľahká a nepolapiteľná častica. Na jeho časť ²₁H je ťažké deutérium alebo vodík.

Potom sa to stane:

¹ ₁H + ²₁H → ³₂On + γ

V druhom prípade y symbolizuje fotón. Obe reakcie sa vyskytujú dvakrát, aby vznikli:

³₂On + ³₂I → ⁴₂On+ 2 (¹ ₁H)

Ako to hviezda vytvára energia? Je tu mierny rozdiel v hmotnosti reakcií, malej straty hmoty, ktorá sa podľa slávnej Einsteinovej rovnice transformuje na energiu:

E = MC² 

Pretože k tejto reakcii dochádza nespočetne časy, ktoré zahŕňajú obrovské množstvo častíc, získaná energia je obrovská. Nie je to však jediná reakcia, ktorá sa odohráva vo vnútri hviezdy, hoci najčastejšie v červených trpaslíkoch.

Životný čas hviezdy

Umelecká koncepcia planéty s dvoma exolonmi obiehajúcimi v obývateľnej oblasti červeného trpaslíka

Čas, keď hviezda žije, tiež závisí od jej omše. Ďalšia rovnica je odhadnutá z tej doby:

T = m^-2.5

Tu t je čas a m hmotnosť. Používanie kapitálových písmen je vhodný, v priebehu času a obrovská hmotnosť.

Hviezda ako slnko žije okolo 10.000 miliónov rokov, ale 30 -časová hviezda. Čokoľvek je to večnosť pre ľudí.

Červení trpaslíci žijú oveľa viac ako to vďaka parsimónii, s ktorou trávia svoje jadrové palivo. Na účely času, keď to prežívame, navždy tvrdý červený trpaslík, pretože čas potrebný na vyčerpanie jadrového vodíka presahuje odhadovaný vek vesmíru. 

Žiadny červený trpaslík zatiaľ nezomrel, takže všetko, čo možno špekulovať o tom, koľko žijú a čo bude ich koniec, je kvôli počítačovým simuláciám modelov vytvorených s informáciami o nich.

Môže vám slúžiť: Voltmeter: Charakteristiky, prevádzka, čo je pre, typy

Podľa týchto modelov vedci predpovedajú, že keď sa červený trpaslík vyčerpá vodík, zmení sa na a Modrý trpaslík. 

Nikto nikdy nevidel hviezdu tejto triedy, ale ako končí vodík, červený trpaslík sa nerozširuje, kým sa nezmení červená obrovská hviezda, pretože naše slnko ju jedného dňa zvládne. Jednoducho zvyšuje svoju rádioaktivitu as ňou jej povrchová teplota, ktorá sa stane modrou farbou.

Zloženie červených trpaslíkov

Umelecká koncepcia červeného trpaslíka, konkrétne hviezda Barnarda

Zloženie hviezd je veľmi podobné, z väčšej časti sú to obrovské gule vodíka a hélia. Udržiavajú časť prvkov, ktoré boli prítomné v plyne a prachu, ktoré im vznikli, takže obsahujú aj stopy prvkov, ktoré predchádzajúce hviezdy pomohli vytvoriť.

Zloženie červených trpaslíkov je preto podobné zloženiu slnka, hoci spektrálne čiary sa z dôvodu teploty výrazne líšia. Takže ak má hviezda slabé vodíkové čiary, neznamená to, že mu chýba tento prvok.

V červených trpaslíkoch existujú stopy iných ťažších prvkov, ktorým astronómovia nazývajú „kovy“.

V astronómii, že definícia sa nezhoduje s tým, čo sa bežne chápe ako kov, pretože tu sa používa na označenie akéhokoľvek prvku, s výnimkou vodíka a hélia.

Výcvik

Zem, Mars a planéty slnečnej sústavy v porovnaní s exoplanetmi Kepler-20E a Kepler-20F

Proces tvorby hviezd je zložitý a ovplyvnený mnohými premennými. V tomto procese je stále veľa neznáme, ale verí sa, že je rovnaký pre všetky hviezdy, ako je opísané v predchádzajúcich segmentoch.

Faktor, ktorý určuje veľkosť a farbu hviezdy spojenej s jej teplotou, je množstvo hmoty, ktorú dokáže pridať vďaka gravitácii. 

Problém, ktorý znepokojuje astronómov a ktorý sa stále nedá objasniť, je skutočnosť, že červené trpaslíky obsahujú ťažšie prvky ako vodík, hélium a lítium. 

Na jednej strane teória veľkého tresku predpovedá, že prvé formované hviezdy musia byť zložené iba z troch ľahších prvkov. V červených trpaslíkoch sa však zistili ťažké prvky. 

A ak ešte žiadny červený trpaslík nezomrel, znamená to, že prví červení trpaslíci, ktorí sa tvorili.

Potom boli neskôr vytvorené červené trpaslíky, pretože sa vyžaduje prítomnosť ťažkých prvkov v ich tvorbe. Alebo že existujú červené trpaslíky prvej generácie, ale to, že sú také malé a s takou malú svietivosť, ešte neboli objavené.

Príklady červených trpaslíkov

Ďalší Centauri

Umelecký dojem z nasledujúceho Centauri B bol hypoteticky. Zdroj: ESO/M. Kornmesser, CC od 4.0, cez Wikimedia Commons

Je to 4.2 svetelné roky a má hromadný ekvivalent ôsmej časti slnka, ale 40 -krát hustejšia. Ďalej má intenzívne magnetické pole, vďaka ktorému je náchylné k širokému.

Ďalej má tiež aspoň jednu známu planétu: Next Centauri B, vydaný v roku 2016. Ale verí sa, že žiarili svetlice, že hviezda často vyžaruje, takže je nepravdepodobné.

Barnardová hviezda

Porovnanie veľkostí medzi Slnkom, hviezdou Barnarda a planéty Jupiter. Zdroj: Wikimedia Commons.

Je to veľmi blízko červený trpaslík, o 5.9 svetelných rokov, ktorého hlavnou charakteristikou je jej veľká rýchlosť, asi 90 km/s smerom k slnku. 

Je viditeľná prostredníctvom ďalekohľadov a čo je blízko, je tiež náchylné zažiť svetlice a svieti. Nedávno objavil planétu obiehajúcou Barnardovou hviezdou.

Teegarden hviezda

Schéma pravdepodobnej štruktúry hviezdneho systému Teegardens 12 Svetelné roky od Zeme, ako sa chápe v roku 2019. Zdroj: Darc 12345, CC0, Via Wikimedia Commons

Tento červený trpaslík iba 8 % hmotnosti slnka je v konštelácii Barana a je možné ho vidieť iba s silnými ďalekohľadmi. Patrí medzi najbližšie hviezdy vo vzdialenosti približne 12 svetelných rokov.

Bola objavená v roku 2002 a okrem toho, že má pozoruhodné vlastné hnutie, má zrejme planéty v takzvanej obývateľnej zóne.

Vlk 359

Vlk 359

Je to variabilný červený trpaslík v konštelácii Leo a vzdialený takmer 8 svetelných rokov od nášho slnka. Keďže je variabilnou hviezdou, jeho svietivosť sa pravidelne zvyšuje, hoci jej vnútornosti nie sú také intenzívne ako výška nasledujúceho Centauri.