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红矮星:宇宙中的不老神仙 精选

已有 3796 次阅读 2017-10-22 15:49 |系统分类:科研笔记

   如果有一天,当宇宙中只剩下最后一颗星星时,它一定是一颗红矮星——这也有可能是人类文明在宇宙中最后的立足之地。


红矮星很小。它们是最小的恒星,质量只有太阳的0.08-0.5倍,直径只有太阳的0.3-0.8倍。这里0.08倍太阳质量是形成恒星的最低质量极限,低于这个极限(其实这也不小了,大约相当于26000个地球质量),天体中心就再也无法点燃氢核聚变反应并自持地发光了。


红矮星很暗。表面温度低于3500K在光谱分类中属于M型,看起来呈红色,也就是红星。温度低,再加之体积小,其总光度也比太阳小得多,有时可能不足太阳的万分之一。因此,人们几乎无法用肉眼在夜空看见红矮星。即使用我们最好的望远镜,也只能观测到太阳临近空间的少量红矮星。


红矮星很多。根据萨尔皮特(Edwin Salpeter)定律,质量越大的恒星数量越少,而质量越小的恒星数量越多。据此推算,银河系中至少80%的恒星都是红矮星。在太阳附近的恒星中,大约有2/3都是红矮星。


红矮星非常长寿。像所有其他的恒星一样,红矮星也能把氢聚变成氦。但是,与那些更重的恒星,例如太阳把聚变生成的氦基本上都聚集在内核中不同,红矮星内部存在强烈对流,从而使得内部产生的氦和周围的氢混合。质量小的另一个结果就是核心区的温度低,仅仅只比点燃氢核聚变的700万开的临界温度高一点点。因此,氢核聚变反应如此之慢,聚变燃烧可持续很长时间。以致它们的寿命非常长。我们知道太阳的寿命大约为100亿年,目前已经过了50亿年,还剩50亿年左右。可是,质量为0.5倍太阳质量的红矮星,其寿命可达400亿年;而质量为0.1倍太阳质量时,其寿命则超过一万亿年;最小的红矮星质量约为0.08倍太阳质量,估计其寿命可达10万亿年!不但远超过太阳的寿命,甚至比整个宇宙目前的年龄还要长1000倍,真正算是宇宙中的不老神仙啊。


红矮星非常安静。红矮星一生都是安安静静的,与其他大恒星演化到晚期会产生猛烈的超新星爆发不同,数万亿年之后,宇宙最后一颗红矮星弥留之际,没有壮丽的场面,而是内部的氢核聚变随着氢的缓慢减少而慢慢减弱,中心区温度慢慢降低,整个星体在引力作用下逐渐坍塌成一个蓝矮星,随着辐射冷却再经历白矮星,直到上万亿年之后变成最终形态——冰冷的黑矮星,在宇宙中漂荡。


与红矮星几百亿年到上万亿年的超长寿命相比,太阳只能再存活大约五十亿年了。考虑到宇宙到现在也只存在了137亿年。因此,在宇宙中,即使是最古老的第一代红矮星至今依然少年呢。





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