Красный карлик

Размещено на http://www.allbest.ru

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Агротехнологический техникум г. Кораблино»

РЕФЕРАТ

КРАСНЫЙ КАРЛИК

Выполнил: Скворцов Павел,

Студент 1 курса, гр. №11

Руководитель: Ванина Н.В.,

Преподаватель физики

Кораблино 2015

ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Красные карлики довольно сильно отличаются от других звёзд. Диаметр и масса красных карликов не превышает трети солнечной массы (нижний предел массы -- 0,0767 солнечной, за этим идут коричневые карлики). Температура поверхности красного карлика достигает 3500 К, что сравнимо с температурой спирали лампы накаливания, поэтому вопреки своему названию красные карлики, аналогично лампам, испускают свет не красного, а скорее охристо-желтоватого оттенка. Звезды этого типа испускают очень мало света, иногда в 10 000 раз меньше Солнца. Из-за низкой скорости сгорания водорода красные карлики имеют очень большую продолжительность жизни -- от десятков миллиардов до десятков триллионов лет (красный карлик с массой в 0,1 массы Солнца будет гореть 10 триллионов лет). В красных карликах невозможны термоядерные реакции с участием гелия, поэтому они не могут превратиться в красные гиганты. Со временем они постепенно сжимаются и всё больше нагреваются, пока не израсходуют весь запас водородного топлива, и постепенно превращаются в голубые карлики, а затем -- в белые карлики с гелиевым ядром. Но с момента Большого взрыва прошло ещё недостаточно времени, чтобы красные карлики смогли сойти с главной последовательности.

Тот факт, что красные карлики остаются на главной последовательности, в то время как другие звезды сходят с неё, позволяет определять возраст звёздных скоплений путём нахождения массы, при которой звёзды вынуждены сойти с главной последовательности. Кроме того, тот факт, что на данный момент не найдено ни одного красного карлика вне главной последовательности, свидетельствует о том, что Вселенная имеет конечный возраст.

КРАСНЫЕ КАРЛИКИ ВО ВСЕЛЕННОЙ

Красные карлики -- самые распространённые объекты звёздного типа во Вселенной. Проксима Центавра, ближайшая звезда к Солнцу -- красный карлик (спектральный класс M5,5Ve; звёздная величина 11,0^m), как и двадцать из следующих тридцати ближайших звёзд. Однако из-за их низкой яркости они мало изучены. красный карлик звезда экзопланета

ПРОБЛЕМА ПЕРВИЧНЫХ КРАСНЫХ КАРЛИКОВ

Одна из загадок астрономии -- слишком малое количество красных карликов, совсем не содержащих металлов. Согласно модели Большого взрыва, первое поколение звёзд должно было содержать только лишь водород и гелий (и совсем небольшое количество лития). Если в числе этих звёзд были красные карлики, то они должны наблюдаться сегодня, чего не происходит. Общепринятое объяснение заключается в том, что звезды с малой массой не могут сформироваться без тяжёлых элементов. Так как в лёгких звёздах протекают термоядерные реакции с участием водорода в присутствии металлов, то ранняя протозвезда с малой массой, лишённая металлов, не в состоянии «зажечься» и вынуждена оставаться газовым облаком до тех пор, пока не получит больше материи. Всё это служит поддержкой теории о том, что первые звёзды были очень массивными и вскоре погибли, выбросив большое количество металлов, необходимых для формирования лёгких звёзд.

Система KOI-256, состоящая из красного и белого карликов. Иллюстрация NASA.

ЖИЗНЬ НА ПЛАНЕТАХ У КРАСНЫХ КАРЛИКОВ

Термоядерные реакции красных карликов «экономны» -- нуклеосинтез в недрах этих звёзд проходит медленно (это связано с массой звезды, её размерами и т. д.). Поэтому жизненный цикл красных карликов в сотни раз длиннее, чем у звёзд таких как Солнце. Если на какой-нибудь планете возле красного карлика возникла простейшая жизнь, то вероятность, что она разовьётся во что-нибудь интересное -- несравненно выше, чем у таких недолговечных звёзд, как Солнце. Это связано с тем, что для развития высокоорганизованной жизни требуются миллиарды лет эволюции.

Экзопланеты. В 2005 году были обнаружены экзопланеты, обращающиеся вокруг красных карликов. По размеру одна из них сопоставима с Нептуном (около 17 массЗемли). Эта планета вращается на расстоянии всего в 6 миллионов километров от звезды, и поэтому должна иметь температуру поверхности около 150 °C, несмотря на низкую светимость звезды. В 2006 году была обнаружена планета земного типа. Она вращается вокруг красного карлика на расстоянии в390 миллионов километров и температура её поверхности составляет ?220 °C. В 2007 году были обнаружены планеты в обитаемой зоне красного карлика Глизе 581, в 2010 году обнаружена планета в обитаемой зоне у Глизе 876. В 2014 году обнаружена землеразмерная планета Kepler-186f в обитаемой зоне.

Авторское представление об экзопланете, обращающейся вокруг красного карлика GJ 1214

Проблемы, связанные с климатом планет. В 2005 году были обнаружены экзопланеты, обращающиеся вокруг красных карликов. По размеру одна из них сопоставима с Нептуном (около 17 массЗемли). Эта планета вращается на расстоянии всего в 6 миллионов километров от звезды, и поэтому должна иметь температуру поверхности около 150 °C, несмотря на низкую светимость звезды. В 2006 году была обнаружена планета земного типа. Она вращается вокруг красного карлика на расстоянии в390 миллионов километров и температура её поверхности составляет ?220 °C. В 2007 году были обнаружены планеты в обитаемой зоне красного карлика Глизе 581, в 2010 году обнаружена планета в обитаемой зоне у Глизе 876. В 2014 году обнаружена землеразмерная планета Kepler-186f в обитаемой зоне.

Вывод. Если мы ищем благоприятные для жизни планеты, то они должны обладать магнитным полем, способным препятствововать смертоносному излучению. Планета должна иметь атмосферу с температурой и давлением способными содержать воду в жидком состоянии. Орбита планеты должна быть близка к круговой (орбитальный эксцентриситет как можно более близкий к нулю), чтобы температура поверхности была в течение года-дня более-менее постоянной.

ТИПИЧНЫЕ КРАСНЫЕ КАРЛИКИ

Проксима Центавра - красный карлик, относящийся к звёздной системе Альфа Центавра, ближайшая к Земле звездапосле Солнца.

Как следует из параллакса в 768,7±0,3 угловой миллисекунды (по данным телескопа «Хаббл»), Проксима Центавра расположена примерно в 4,22светового года от Земли, что в 270 000 раз больше расстояния от Земли до Солнца (астрономической единицы).

В 2002 году с использованием метода оптической интерферометрии было вычислено, что угловой диаметр Проксимы Центавра составляет 1,02±0,08 угловых миллисекунды. Отсюда, с учётом приведённого выше расстояния до звезды, следует, что её фактический диаметр примерно в 7 раз меньше диаметра Солнца и только в 1,5 раза больше диаметра Юпитера. Масса Проксимы Центавра также примерно в 7 раз меньше массы Солнца и в 150 раз больше массы Юпитера.

Звезда Барнарда - одиночная звезда в созвездии Змееносца. Находится на расстоянии 1,828 пк (5,96 светового года) от Земли. Открыта в 1916 годуЭ. Э. Барнардом и названа в его честь. Красный карлик спектрального класса M4.0V C; видимая звёздная величина 9,57^m, светимость -- 1/2300солнечной. Масса звезды Барнарда оценивается в 17 % массы Солнца. Предполагаемый осевой период вращения 130,4 дня. Звезда проявляет некоторую активность (обнаружены пятна, вспышки).

Вольф 359 - одиночная звезда в созвездии Льва. Находится в 2,4 парсека или 7,80 световых лет от Солнечной системы. Это одна изближайших звёзд к Солнцу; известно, что ближе неё находятся только тройная система Альфы Центавра, двойная система коричневых карликов Луман 16и одиночная звезда Барнарда, а также (с высокой степенью вероятности) коричневый карлик WISE 0855-0714.

Звезда расположена вблизи плоскости эклиптики.

Росс 154 - звезда, которая находится в созвездии Стрельца на расстоянии около 9,69 световых лет от нас.

Данная тусклая и относительно холодная звезда принадлежит к классу красных карликов главной последовательности. Её светимость составляет всего лишь 0,0038 солнечной, а масса и диаметр равны 17% и 24% солнечных соответственно. Возраст звезды оценивается в менее чем один миллиард лет. Росс 154 представляет собой вспыхивающую звезду типа UV Кита. Наблюдения с помощью космического телескопа Чандра показали, что интенсивность излучения Росс 154 в рентгеновском диапазоне равна или даже превышает солнечную. Её дополнительное обозначение в каталоге переменных звёзд --V1216 Стрельца.

Росс 248 - одиночная звезда в созвездии Андромеды. Находится на расстоянии около 10,3 св. лет от Солнца.

Звезда открыта американским астрономом Фрэнком Россом в 1925 году. Сведения о ней он опубликовал в списке «Second List of New Proper-Motion Stars» в «Astronomical Journal». Росс 248 относится к классу тусклых красных карликов, и не видна невооружённым глазом. Её масса и радиус составляют 0,4 и 0,5 солнечных соответственно. Звезда является вспыхивающей, то есть спонтанно увеличивающей свою яркость, поэтому в каталогах она часто пишется как HH Андромеды. Исследователи предполагают, что у вспышек есть периодичность 4,2 года, а также 120 (или 121) суток. Существует ещё периодичность от 60 до 291 суток, что, возможно, обусловлено наличием крупного объекта в системе Росс 248. Примерно через 31,000 лет Росс 248 может стать ближайшей звездой к Солнцу на несколько тысячелетий с минимальной дистанцией в 0.927 парсека (3.02 световых года).

Росс 128 - одиночная вспыхивающая звезда в созвездии Дева. Находится на расстоянии около 10 световых лет от Солнца.

Звезда является тринадцатой по счёту в списке ближайших звёзд. Это очень тусклый красный карлик, имеющий массу 0,15 массы Солнца. Поскольку вспыхивающие звёзды, к классу которой принадлежит Росс 128, производят спорадические мощные вспышки, жизнь, подобная земной, не может там зародиться. Излучение вспышек стало бы губительным для неё. Поэтому исследователи обычно не включают системы данного типа в область поискавнеземных цивилизаций.

Глизе 581 - красный карлик, расположенный в созвездии Весов, в 20,4 световых годах от Земли, в двух градусах севернее в Весов. Глизе 581 находится в списке ста ближайших к Солнечной системе звёзд.

Светимость звезды -- чуть выше 1 % от светимости Солнца, возраст Глизе 581, на основании анализа поступающего рентгеновского излучения, оценивается в 8-10 млрд лет.

Масса составляет приблизительно треть массы Солнца и сейчас считается, что эта звезда слишком массивна, чтобы принадлежать к вспыхивающимкрасным карликам. Глизе 581 относится к классу переменных звёзд типа BY Дракона, но наблюдаемые долговременные изменения светимости, которые могут быть вызваны наличием пятен на видимой поверхности, остаются на уровне ошибок наблюдений -- то есть незначительны. Изменения светимости ?0,007 M (?0,5 %) в течение нескольких недель, по всей видимости, указывают на собственный период вращения звезды.

За более долговременный период изменения светимости составляли 10,58 m (1982) > 10,57 m (1985) и 10,57 m (1985) > 10,56 m (1990) -- то есть изменение светимости на протяжении восьми лет составляло ?2 %. Текущее продолжительное изменение светимости звезды может являться частью более длинного цикла активности.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

· Alpert, Mark (Nov. 2005). «Red Star Rising». Scientific American.

· Большая детская иллюстрированная энциклопедия.

· www.nasa.gov

Размещено на Allbest.ru