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紅矮星
表面溫度低、顏色偏紅的矮星
簡介
所謂紅矮星，也就是M型主序星（MV），根據(jù)赫羅圖，“紅矮星”在眾多處于主序階段的恒星當中，其大小及溫度均相對較小和低，在光譜分類方面屬于M型。它們在恒星中的數(shù)量較多，大多數(shù)紅矮星的直徑及質(zhì)量均低于太陽的三分一，表面溫度也低于3,500K。釋出的光也比太陽弱得多，有時更可低于太陽光度的萬分之一。又由于內(nèi)部的氫元素核聚變的速度緩慢，因此它們也擁有較長的壽命。紅矮星的內(nèi)部引力根本不足把氦元素聚合，紅矮星不會膨脹成紅巨星，而逐步收縮，直至氫氣耗盡。
紅矮星，其實是一種體積不太大的恒星，通常它們的質(zhì)量都不會超過太陽的一半。我們的銀河系（也許所有星系都是如此）中70% 的恒星都是紅矮星，它們比太陽的體積小，溫度低，也更加暗淡。由于輻射出的光芒實在是太為微弱，如果不借助天文望遠鏡，我們不可能看到任何一顆紅矮星。科學家們計劃尋找的行星正是處于這樣的恒星周圍。
據(jù)介紹，當“超級類地行星”運行到紅矮星與地球之間時，會發(fā)生類似日食一樣的效應：紅矮星發(fā)出的光線會被阻擋住一部分，而不同的行星由于體積和其與恒星的距離都不相同，因此能阻擋住的光線數(shù)量也會存在明顯差異。因此，通過觀測紅矮星亮度的變化并參考其他因素，科學家們便能夠估算出行星的大小以及與恒星的距離，進而確定其表面的溫度等重要數(shù)據(jù)。
顯示特點
紅矮星是一類體積較小、質(zhì)量不超過太陽三分一的小型恒星。科學家們希望能在其附近找到所謂的“
中轉(zhuǎn)行星”。所謂“中轉(zhuǎn)行星”，是指從地球上看，會周期性地遮擋住部分恒星光芒的一類行星。通常情況下，因“中轉(zhuǎn)行星”引起的類似日食的現(xiàn)象會阻斷住恒星所發(fā)出的大約一半光線。而由此導致的恒星亮度的變化可以被地球上的觀測者們所記錄到。在實施“MEarth”計劃的過程中，科學家們計劃動用八臺大型光學望遠鏡進行觀測活動，已經(jīng)有五臺投入了使用。
紅矮星
Gliese 581c這顆星球距離地球足有20光年之遠，并選擇以它附近的一顆紅矮星作為軌道中心旋轉(zhuǎn)。這是由于紅矮星的數(shù)量很多，所以很多行星都選擇紅矮星作為軌道旋轉(zhuǎn)中心。又因為紅矮星的光線非常暗，所以圍繞它旋轉(zhuǎn)的這顆行星不會被星光所淹沒，這樣這顆行星發(fā)出的光線就很容易的被測量到。
這顆行星經(jīng)研究存在于紅矮星周圍的一個可居住區(qū)，通過天文望遠鏡可觀測到這顆行星的表面存有一個亮點，這個亮點即星球表面存在有液體水的地方。這片可居住區(qū)距離冷星的距離與地球距離太陽一樣遠。據(jù)天文學家表示，這顆在紅矮星可居住區(qū)域存在的行星，圍繞紅矮星公轉(zhuǎn)的時間為兩周。由于這顆行星離紅矮星十分近，所以在觀察的時候這顆行星與紅矮星會同時出現(xiàn)在觀察者的視線范圍內(nèi)，而且能夠被很容易的觀察到。
天文學家研究表示，他們發(fā)現(xiàn)宇宙中的紫外線實際上會使氧分子分離，甚至還能夠創(chuàng)造出很多的臭氧分子。經(jīng)研究，在這顆行星的大氣層上空覆蓋有一層厚厚的臭氧層，這樣就阻止了過多的紫外線照射到行星的表面。但是，當紅矮星靜止存在時，紫外線就會相對減弱，防止紫外線的臭氧層也就會慢慢消失。
理論依據(jù)
3、581c圍繞的恒星581，其質(zhì)量是太陽的1/3，亮度只有太陽的1/50。所以它制造的“金發(fā)地帶”比太陽小。如果它尺寸、熱量和太陽一樣，。
4、581c發(fā)現(xiàn)者之一、里斯本天文臺的澤維爾·龐菲爾斯說，歐洲天文學家小組使用一種稱為HARPS(高精度徑向速度行星搜尋光譜儀)儀器觀測了100顆不同的恒星，最終發(fā)現(xiàn)了581c行星。
5、581c環(huán)繞恒星公轉(zhuǎn)一圈只要13天，你的年齡也會增加得更快。
6、581c上的重力加速度是地球上的1.6倍，坐在上面，你會感覺自己的體重增加了0.6倍。
7、581c距離它的恒星581的距離為地球離太陽的距離的1/14，從581c上看，恒星在天空中的大小要比我們在地球上看到的太陽大20倍，而且會受到紅矮星的大量輻射。
9、581c距離地球約20.5光年，相當于120萬億英里。從銀河系的概念上來看，距離地球不算遠，581c也是距離地球最近的100顆行星之一。
專家看法
科學家們將對位于北天球的約2000個紅矮星進行觀測。通過分析這些天體亮度的變化程度，研究人
員將能夠計算出是否有質(zhì)量在地球二至七倍之間的“中轉(zhuǎn)行星”存在于所謂的“生存區(qū)域”中(該區(qū)域與中心恒星的距離適中，有可能創(chuàng)造出與地球上類似的環(huán)境)。雖然觀測對象眾多，但據(jù)專家們估計，在上述紅矮星附近觀測到“中轉(zhuǎn)行星”的幾率只有大約百分之一。
紅矮星
盡管需要對近2000顆紅矮星進行觀測，但參與“MEarth”計劃的科學家們指出，這項工作的投資并不需要很大，因為所動用的設(shè)備都是現(xiàn)成的，無需再向太空發(fā)射空間望遠鏡。
此前，科學家們已經(jīng)在一顆編號為Gliese 581的紅矮星附近發(fā)現(xiàn)過一顆很可能適宜于生命存在的行星。專家們認為，這顆編號為581с的行星或許就是“第二個地球”。
據(jù)測量，該行星的表面溫度與地球相當，其上可能還有水存在。此外，該行星與恒星的距離也非常理想，各種條件很適合生命的存在。
由恒星中最小的一類紅矮星形成的恒星行星系統(tǒng)，過去科學家們認為那兒的環(huán)境險惡，不可能誕生任何生命。而銀河系中大約有75%的恒星是紅矮星，這些天體過去一直被尋找外星生命的科學家忽略過去了。但最近這種看法有了改變，科學家認為圍繞紅矮星的行星成為生命搖籃的可能性還是存在的。
紅矮星
581c圍繞的恒星581，其質(zhì)量是太陽的1/3，亮度只有太陽的1/50。以太陽系中靠近太陽的水星為例，它和太陽的距離是581c和581之間距離的近六倍，白天是一個布滿滾燙巖石的荒涼石塊，晚上又變成冰盒子。太陽的宜居范圍是從距它約8800萬英里到約1.55億英里，地球和火星就在這個范圍內(nèi)。
難以推測是否存在生命。但是，“可以居住”并不意味著“有生物居住”。目前還難以推測581c上是否存在生命。如果有生命，它們必須應對相對更大的重力和紅矮星發(fā)出的輻射。
美國航空航天局前天文學家史蒂夫·馬朗認為，現(xiàn)在判斷581c有沒有水還為時過早。著名天體物理學家霍金在接受采訪時表示:“我預料到會有類似地球的行星，不過，那里是否存在生命是另一個問題。畢竟，至今還沒有外星人拜訪過我們。”
生命搖籃
恒星小弟：
銀河系中大約有75%的恒星是紅矮星。所謂的紅矮星是指質(zhì)量最小的一類恒星，它們的質(zhì)量一般只是太陽質(zhì)量的7%到60%。質(zhì)量小也就意味著星體內(nèi)部的核反應較弱，所以紅矮星發(fā)出的輻射很弱，要低于太陽輻射強度的5%，有的甚至不到太陽輻射強度的萬分之一。核反應弱也導致表面溫度較低。一顆恒星的輻射包含了從紅外到紫外的所有波段，不過隨著恒星溫度的變化，輻射能量集中的波段會發(fā)生變化。一般來說，溫度高的恒星輻射能量集中在偏藍色的波段，溫度低的則偏紅色，因此紅矮星看起來顏色偏紅。不過本應發(fā)出暗弱紅色光的紅矮星有時在自身磁場的作用下會出現(xiàn)反常的現(xiàn)象，它們會發(fā)出強烈的X射線和紫外波段的輻射，并且常出現(xiàn)耀斑活動。
由于紅矮星內(nèi)部氫元素的核聚變速度緩慢，因此它們也擁有較長的壽命。另外，因為紅矮星的體積小，引力也相對較小，內(nèi)部產(chǎn)生的壓力和溫度不足以把氦聚合成更重的元素，因此也就不可能膨脹成紅巨星，而是逐步收縮，直至把氫耗盡。也因為這個緣故，一顆紅矮星的壽命可多達數(shù)百億年，幾乎和宇宙的年齡一樣長。
度盡劫，育生命：
因為地球生命離不開液態(tài)水，假如一個星系要想擁有與地球上人和其它高級動植物一樣的生命形式，首先必須要有一個既不太冷也不太熱、有可能存在液態(tài)水的區(qū)域，這種區(qū)域我們稱之為“適宜居住帶”。對于紅矮星來說，它們發(fā)出的光太弱了，所以它們的適宜居住帶距離恒星自己都非常近，唯有如此，才能從紅矮星那兒得到更多的熱量。對于多數(shù)紅矮星，適宜居住帶到恒星的距離都要比水星到太陽的距離還近。
但距離一近會導致一個嚴重的后果。我們都知道，月球自轉(zhuǎn)的周期和繞地球公轉(zhuǎn)的周期是相同的，所以永遠是一面向著地球，這是它受到地球潮汐力長期作用的結(jié)果。同樣，距離恒星非常近的行星也會被潮汐力施了“定身法”，出現(xiàn)這種“陰陽臉”永不改變的現(xiàn)象。所以，紅矮星附近適宜居住帶上的行星永遠都是一
面朝向恒星的，一個半球永遠是白天，而另一半球永遠是黑夜。
紅矮星
開始科學家們擔心，永遠是黑夜的半球溫度太低，會使得行星的大氣凍結(jié)，這樣即使是向著恒星有光照射的一面也沒留下多少空氣可供生物呼吸了。不過后來的研究顯示，大氣流動可以有效的把熱量散布開，從而阻止全球的空氣凍結(jié)。雖然大氣凍結(jié)不用擔心了，不過生命要想在紅矮星的行星上生存還有別的難關(guān)要過。紅矮星每天幾次的耀斑出現(xiàn)時，紫外輻射會瞬間增強幾百到上萬倍。在那幾分鐘內(nèi)，恒星由紅色變成了藍色，這么強烈的紫外線會殺死行星上的一切生命。唯一的生存機會是躲在黑暗的半球，或是黑夜與白晝交界的地帶。
由于上述這些原因，過去天文學家在搜索太陽系外生命的時候往往跳過這些黯淡的小恒星，因為他們認為這類恒星周圍的行星并不適合生命居住。
但是，這樣的觀念有了一些改變。天文學家注意到，強烈的高能輻射主要是年輕恒星發(fā)出來的，隨著紅矮星年齡增長，它們的磁場活動會變得越來越弱，開始穩(wěn)定地發(fā)出可見光波段的輻射。這樣的穩(wěn)定階段可達數(shù)百億年甚至更長。
所以，如果一顆行星能熬過紅矮星狂野的年輕時代，保持住自己的大氣，那么當紅矮星進入穩(wěn)定的中年，行星將獲得新生，完全可能成為一個合適的生命居住地。
美國宇航局于2014年4月17日宣布，天文學家發(fā)現(xiàn)迄今為止與地球最相似行星。①圍繞一顆距地球約500光年的紅矮星運行②位于可保有液態(tài)水的宜居帶外層③體積約為地球的1.1倍。研究人員認為，新發(fā)現(xiàn)首次證實恒星宜居帶中確實存在接近地球大小行星，可能會找到外星生命跡象。
紅矮星
其它資料
意外發(fā)現(xiàn)
當我們抬起雙眼，仰望夜空的時候，我們其實遺憾地錯過了銀河系中數(shù)量最多的一類恒星，即紅矮星。我們的銀河系（也許所有星系都是如此）中70% 的恒星都是紅矮星，或者叫做M 型矮星，它們比我們旁邊的這顆光芒四射的太陽的體積小，溫度低，也更加暗淡。它們的光芒實在是太微弱了，如果不借助天文望遠鏡，我們不可能看到任何一顆紅矮星。
美國天體物理學家在太陽系邊緣發(fā)現(xiàn)一顆新的恒星，該恒星編號為SO25300.5+165258——一顆位于白羊座方向離開太陽僅為7.8光年的黯淡紅矮星。美國宇航局戈達德航天飛行中心天體物理學家博納德·捷爾加登博士指出：“發(fā)現(xiàn)這顆恒星鄰居使我們感到十分驚喜而且非常意外，因為我們完全沒有刻意尋找它，發(fā)現(xiàn)它純屬偶然。”幫助捷爾加登博士工作的還有美國宇航局噴氣推進實驗室的史蒂文·普拉弗多博士。
如果計劃的新研究證實最初的距離測量，則這顆新恒星將是繼阿爾法半人馬星座（Proxima Centauri，距太陽僅4光年多一點）和巴納德恒星（距離地球僅為6光年）之后的第三顆最接近太陽的鄰居。
計算結(jié)果表明，發(fā)現(xiàn)的這顆紅矮星質(zhì)量約為太陽質(zhì)量的70%，而其亮度要比太陽亮度弱30萬倍。正是因為這一緣故，地球上的天文學家才一直沒有發(fā)現(xiàn)它。
資料
目前并非所有觀察數(shù)據(jù)都能使天文學家感到滿意，例如，盡管SO25300.5+165258很像М6.5類紅矮星，卻仍然是一顆新恒星，由于某種原因，它的亮度比距離地球7.8光年М6.5類紅矮星典型代表亮度弱3倍，因此天文學家不排除這樣的可能性，即在檢驗測量結(jié)果之后查明這顆新恒星的距離會有些變大。
現(xiàn)在，美國海軍天文臺天文學家正在重新檢驗美國宇航局天體物理學家獲得的，有關(guān)這顆新恒星距離和亮度的數(shù)據(jù)。
科學研究
紅矮星
但是最近，又有美國科學家提出，紅矮星可能更適合孕育生命。美國維拉諾瓦大學的科學家最近在美國天文學會的一次學術(shù)會議上說，他們計算了20顆紅矮星的輻射，發(fā)現(xiàn)如果一顆行星的大氣層和磁場足以散射和反射有害射線，其環(huán)境就適合生命存在。此外，盡管引力作用會逐漸使行星以固定的一面對著紅矮星、另一半得不到光照，但空氣流動能傳遞熱量，使行星背陰面也溫暖有如夏夜。紅矮星上的核聚變很緩慢，這使它們的壽命非常長，可以保持幾十億年甚至更長久的穩(wěn)定狀態(tài)，這對生命發(fā)展是有利的。與之相比，太陽已經(jīng)再只能支持地球生命15億年（太陽正在以每一億年百分之一的速度變大，變熱），此后將膨脹變成紅巨星，把地球烤焦并吞噬。
發(fā)現(xiàn)意義
人類未來太空航行首選目標
“因為581c的溫度和相對來說的相似性，這個行星可能成為未來尋找宇宙生物的太空計劃的重要目標。”參與研究的科學家澤維爾·德佛希說。不過，要揭開581c的神秘面紗，還需要全球科學家長期的努力。遙遠的距離是一個問題。盡管581c行星的恒星系距地球僅20.5光年遠，使得Gliese 581是距地球最近的100顆恒星中的一顆，但是它發(fā)出的光非常暗淡，不用望遠鏡根本無法看到它。它位于天秤座，在北半球進入半夜時，天秤座處于東南夜空中較低的位置。美國天文學會發(fā)言人史蒂夫·馬蘭說:“我們不清楚在人的一生中如何才能到達那些地方。”
其次，任何踏上581c行星的人都會很快變重，年齡也會飛漲，因為581c行星的“一年”只有12.9天。它的地心引力是地球的1.6倍，這樣的話，一個150磅重的人會覺得自己有240磅重。
581c不會旋轉(zhuǎn)，它的一側(cè)總是處于被日光照射的狀態(tài)，另一側(cè)卻黑暗無光，上述推測只是一種可能，是否準確尚不得而知。
新行星的發(fā)現(xiàn)，意味著Gliese 581將成為人類未來太空航行的首選目標。哈佛·史密森天體物理學中心的天文學家迪米塔·薩瑟羅夫(Dimitar Sasselov)表示:“這顆新行星距離地球僅有20光年，我們完全有能力到達。”歐洲航天局的馬爾科姆·弗里倫德博士認為，這次發(fā)現(xiàn)是人類搜尋宇宙生命的一個重要里程碑。它的真正意義不僅在于發(fā)現(xiàn)了581c本身，還表現(xiàn)為像地球一樣的行星可能在宇宙中非常常見。
一些天文學家認為，此次發(fā)現(xiàn)肯定會引發(fā)對暗弱恒星周圍的行星的關(guān)注。哈佛大學史密森天體物理中心的科學家蒂米塔·薩斯羅夫指出，像圍繞581這樣的紅矮星旋轉(zhuǎn)的行星可能“完全改變關(guān)于什么構(gòu)成宜居星球的討論”，地球附近大約80%的恒星都是紅矮星。就在幾年前，天文文學還認為紅矮星周圍的行星系統(tǒng)不可能是生命的棲居地。而在這次研究中，90%的時間也都用在觀測與太陽類似的星系上，沒想到在一個暗弱的紅矮星身邊找到了突破口。NASA宇宙生物學專家克里斯·麥凱表示，天文學家將來還會發(fā)現(xiàn)數(shù)十個，甚至成百個宜居星球，但581c在宇宙史上將占據(jù)第一的位置。
格雷司581（格利澤581）是天秤座里的一顆紅矮星，距地20.3光年，其大小大概是太陽的三分之一。據(jù)推測該星據(jù)有4顆行星，分別是格雷司b, c, d, e。在2007年，日內(nèi)瓦天文臺的Stéphane Udry發(fā)現(xiàn)了格雷司d。2009年科學家們宣稱這顆行星位于該紅矮星的適居帶，因為他們發(fā)現(xiàn)該行星上面可能有水的存在。該星被稱為是“超級地球”，其質(zhì)量約比地球質(zhì)量大7-14倍。大至上講，行星格雷斯 581 d上的陽光大概是地球上陽光的30%。這就意味這顆行星對于生物來說，可能有點冷了。但實際上，其大氣的溫室效應能夠顯著提高其地表溫度的。并且，格雷司的 581 d行星還被列入了海洋行星最佳候選人。其表面，可能被一個深海所覆蓋。
在2008年10月，人們向格雷司 581d行星發(fā)射了一個高能數(shù)字廣播信號。該信號被命名為“來自地球的一則消息”，其中包含了501條來自于社交網(wǎng)站Bebor 的信息。這則消息最終是利用烏克蘭國家宇航局的RT-70號雷達望遠鏡發(fā)射的。它現(xiàn)在正在飛向格雷斯581d行星，預計2029年上半年就能抵達該星。由于，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該星極有可能含有水與生命，因此在因特網(wǎng)上掀起了一場名為“來自地球的拜訪”的活動，總共收集了25，880條來自世界上195個國家的消息，并且于2009年8月28日發(fā)向了格雷司 581d星。預計消息從地球抵達格雷司 581d星需要21年。
科學家說，盡管引力作用會逐漸使行星以固定的一面對著紅矮星，而另一半完全得不到光照，但空氣流動能傳遞熱量，使行星背陰面也能保持溫暖。
科學家介紹說，紅矮星上的核聚變很緩慢，這使它們的壽命非常長，可以保持幾十億年甚至更長久的穩(wěn)定狀態(tài)，這對周圍行星上的生命發(fā)展是有利的。與之相比，太陽大約只能再支持地球生命50億年，此后將膨脹變成紅巨星，把地球烤焦并吞噬。
最新發(fā)現(xiàn)
研究稱紅矮星的宜居行星可能面臨“缺氧”
據(jù)科學新聞網(wǎng)站報道，目前，美國宇航局戈達德太空飛行中心科學家弗拉基米爾-艾拉佩蒂安(Vladimir Airapetian)表示，最新研制的一個計算機模型可以評估出紅矮星周圍系外行星離氧子的逃逸速度，這對于探測系外行星可居住性具有重要作用。這項最新研究報告發(fā)表在近期出版的《天體物理學雜志快報》上。
艾拉佩蒂安博士稱，如果我們希望發(fā)現(xiàn)一顆能夠形成和維持生命的系外行星，我們必須計算分析出它們的親源恒星，必須更近一步地理解我們需要的親源恒星。為了探測一顆恒星的宜居帶，通常天文學家分析該恒星釋放的熱量和光線。
比太陽質(zhì)量更大的恒星會制造更多的熱量和光線，因此恒星宜居帶將更遠一些，而比太陽質(zhì)量更小的寒冷恒星的宜居帶范圍較小一些。恒星釋放熱量和可見光、釋放X射線和紫外線輻射、以及制造耀斑和日冕物質(zhì)拋射等，都統(tǒng)稱為太空氣象。
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紅矮星，壽命非常漫長，是宇宙中最常見的恒星
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作者
