Roter Zwerg

Der nächste rote Zwergzentauri ist Teil des Alfa Centauri -Sternensystems in der Konstellation des Zentauren. Quelle: ESA/Hubble & NASA über Wikimedia Commons.

Was ist ein roter Zwerg?

A Roter Zwerg Es ist ein kleiner und kalter Stern, dessen Masse zwischen 0 liegt.08 und 0.8 -mal die Masse der Sonne. Sie sind die häufigsten und langlebigsten Sterne im Universum: bis zu drei Viertel aller bisher bekannten. Aufgrund ihrer geringen Leuchtkraft sind sie für das bloße Auge nicht beobachtet, obwohl sie in der Nachbarschaft der Sonne zahlreich sind: 30 Sterne in der Nähe, 20 sind rote Zwerge. 

Am bemerkenswertesten für die Nähe zu uns ist der nächste Centauri, in der Konstellation von Centaur auf 4.2 Lichtjahre entfernt. Es wurde 1915 vom schottischen Astronom Robert Innes (1861-1933) entdeckt.

Bevor der nächste Centauri entdeckt wurde.

Der Begriff "roter Zwerg" wird verwendet, um verschiedene Arten von Sternen zu nennen, einschließlich derjenigen mit Spektral -Typ K und M sowie braunen Zwergen, Sterne, die nicht wirklich so sind, weil sie nie genug Masse hatten, um ihren Reaktorintern zu beginnen.

Die spektralen Typen entsprechen der Oberflächentemperatur des Sterns, und sein Licht zersetzt sich in einer sehr charakteristischen Reihe von Streifen. 

Zum Beispiel hat Spectral Typ K zwischen 5000 und 3500 K Temperatur und entspricht gelb-orange.

Unsere Sonne ist spektrales G-, Gelb- und Oberflächentemperatur zwischen 5000 und 6000 K. Die Sterne mit einem bestimmten spektralen Typ haben viele Merkmale gemeinsam, was die Masse der Masse am entscheidendsten ist. Nach der Messe eines Sterns wird dies seine Entwicklung sein.

Eigenschaften von roten Zwergen

Bild von Hubble aufgenommen. Es ist einer der kleinsten Sterne unserer Milchstraße, die Gliese 623b oder GL 623b genannt wird

Rote Zwerge haben bestimmte Eigenschaften, die Unterschiede haben. Wir haben bereits einige zu Beginn erwähnt:

• Kleine Größe.
• Niedrige Oberflächentemperatur.
• Unter Rhythmus der materiellen Verbrennung.
• Knappe Leuchtkraft.

Masse

Die Masse ist, wie wir gesagt haben, das Hauptattribut, das die Kategorie definiert, die ein Stern erreicht. Rote Zwerge sind so reichlich vorhanden, weil mehr Teigsterne gebildet werden als massive Sterne.

Aber seltsamerweise ist die Zeit, die es braucht, um die Sterne mit kleinem Teig zu formen. Diese werden viel härter, weil die Schwerkraft, die die Materie in der Mitte verdichtet. 

Die Sonne, der rote Zwergstern Gliese 229a, der braune Zwerg Teide 1, der Zwerg -Brown -Gliese 229b, der braune Zwerg 1828 + 2650 und der Planet Jupiter wird gezeigt

Und wir wissen, dass eine gewisse kritische Masse erforderlich ist, damit die Temperatur angemessen ist, um die Fusionsreaktionen zu starten. Auf diese Weise beginnt der Stern sein Erwachsenenleben.

Die Sonne brauchte Dutzende von Millionen von Jahren, um sich zu formen.

Temperatur

Die Oberflächentemperatur ist, da ein weiteres wichtiges Merkmal bereits gesagt wird, dass rote Zwerge definiert werden. Es muss weniger als 5000 K sein, aber nicht weniger als 2000 K, sonst ist es zu kalt, um ein wahrer Stern zu sein.

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Sternobjekte mit Temperatur von weniger als 2000 K können keinen Fusionskern haben, und dies sind abgebrochene Sterne, die nie kritische Masse erreichten: braune Zwerge.

Eine tiefere Analyse der spektralen Linien kann den Unterschied zwischen rotem Zwerg und braunem Zwerg sicherstellen. Zum Beispiel weisen Anzeichen von Lithium darauf hin, dass es sich um einen roten Zwerg handelt, aber wenn es Methan oder Ammoniak ist, ist es wahrscheinlich ein brauner Zwerg.

Spektralypen und Hertzsprung-Russell-Diagramm

Das Hertzsprung-Russell-Diagramm (H-R-Diagramm) ist ein Diagramm, das die Eigenschaften und die Entwicklung eines Sterns nach seinen spektralen Eigenschaften zeigt. Dies schließt die Oberflächentemperatur ein, die, wie wir bereits gesagt haben.

Die Variablen, aus denen sich die Grafik zusammensetzt Helligkeit auf der vertikalen Achse und effektive Temperatur In der horizontalen Achse. Es wurde zu Beginn des 20. Jahrhunderts von Astronomen Ejnar Hertzsprung und Henry Russell unabhängig geschaffen.

H-R-Diagramm mit roten Zwergen in der Hauptsequenz in der unteren rechten Ecke. Quelle: Wikimedia Commons. Das [cc von 4.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/bis/4.0)]].

Nach ihrem Spektrum werden die Sterne nach der Spektralklassifizierung von Harvard gruppiert, was die Temperatur des Sterns in der folgenden Folge von Buchstaben anzeigt:

O b a f g k m

Es beginnt mit den heißesten Sternen, die vom Typ oder, obwohl die kältesten die von Typ M sind. Im oberen Bild befinden sich die Spektralypen am unteren Rand des Diagramms auf der farbigen Blaustange nach links, bis Sie nach rechts nach rechts gelangen.

Innerhalb jedes Typs gibt es Variationen, da die Spektrallinien eine unterschiedliche Intensität aufweisen, dann jeder Typ in 10 Unterkategorien unterteilt wird, die mit Zahlen von 0 bis 9 bezeichnet werden. Je niedriger die Zahl ist, desto heißeste ist der Stern. Zum Beispiel ist die Sonne G2 -Typ und der nächste Centauri ist M6. 

Die zentrale Region der Grafik, die in Form einer ungefähren Diagonale ausgeführt wird Hauptfolge. Die meisten Sterne sind da, aber ihre Entwicklung kann dazu führen, dass sie gehen und sich in anderen Kategorien wie rotem oder Zwergriesen oder weißem Zwerg befinden. Es hängt alles von der Masse des Sterns ab.

Das Leben der roten Zwerge nimmt immer nimmt. Aber in dieser Klasse gibt es auch überständliche Sterne wie Betelgeeus und Antares (rechts vom H-R-Diagramm).

Evolution

Das Leben eines Sterns beginnt mit dem Zusammenbruch der interstellaren Angelegenheit dank der Handlung der Schwerkraft. Wie die Materie zusammenbringt, wird schneller und fickte dank der Erhaltung des Winkelimpulses ein Album, um ein Album zu bilden. In der Mitte befindet sich die Protoestella, der Embryo sozusagen vom zukünftigen Star.

Mit Zeit, Temperatur- und Dichtepass steigen, bis eine kritische Masse erreicht ist, in denen der Fusionsreaktor seine Aktivität beginnt. Dies ist die Energiequelle des Sterns in seiner kommenden Zeit und erfordert eine Temperatur im Kern von etwa 8 Millionen K.

Die Zündung im Kern stabilisiert den Stern, weil sie die Gravitationskraft kompensiert, was zum erscheinenden hydrostatischen Gleichgewicht führt. Dafür ist eine Masse zwischen 0 notwendig.01 und 100 -mal so die Masse der Sonne. Wenn der Teig größer ist, würde Überhitzung eine Katastrophe verursachen, die die Protoestella zerstören würde.

Kann Ihnen dienen: Ohm Law: Einheiten und Formel, Berechnung, Beispiele, Übungen In einem roten Zwerg gleicht sich die Fusion von Wasserstoff im Kern die Schwerkraft aus. Quelle: f. Zapata.

Sobald der Fusionsreaktor gestartet wurde und das Gleichgewicht erreicht wurde, gehen die Sterne zur Hauptsequenz des H-R-Diagramms. Rote Zwerge geben Energie sehr langsam aus, sodass die Bereitstellung von Wasserstoff viel dauert. Die Art und Weise, wie ein roter Zwerg Energie ausgibt Konvektion. 

Helium -Wasserstoffumwandlung, die Energie erzeugt, wird in roten Zwergen von durchgeführt Protonen-Proton-Ketten, Eine Sequenz, in der ein Wasserstoffionen mit einem anderen verschmilzt. Die Temperatur beeinflusst die Art und Weise, wie diese Fusion durchgeführt wird.

Sobald der Wasserstoff erschöpft ist, funktioniert der Sternreaktor nicht mehr und der langsame Kühlprozess beginnt.

Protón-Proton-Kette

Diese Reaktion ist sehr häufig in Sternen, die gerade in die Hauptsequenz sowie in roten Zwergen eingebaut sind. Es beginnt so:

¹ ₁H + ¹₁H → ²₁H + E⁺ + ν

Wo e⁺ Es ist ein Positron, das in allem mit dem Elektron identisch ist, es sei denn, seine Last ist positiv und ν Es ist ein Neutrino, ein leichtes und schwer fassbares Teilchen. Für seinen Teil ²₁H ist schweres Deuterium oder Wasserstoff.

Dann passiert es:

¹ ₁H + ²₁H → ³₂Er + γ

In letzterem symbolisiert γ ein Photon. Beide Reaktionen treten zweimal auf, um zu entstehen:

³₂Er + ³₂I → ⁴₂Er+ 2 (¹ ₁H)

Wie erzeugt der Stern damit Energie?? Nun, es gibt einen kleinen Unterschied in der Masse der Reaktionen, ein kleiner Massenverlust, der gemäß der berühmten Einstein -Gleichung in Energie umgewandelt wird:

E = MC² 

Da diese Reaktion unzählige Male mit einer immensen Menge an Partikeln auftritt, ist die erhaltene Energie enorm. Es ist jedoch nicht die einzige Reaktion, die in einem Stern stattfindet, obwohl es die häufigsten in roten Zwergen.

Lebenszeit eines Sterns

Künstlerische Konzept

Die Zeit, in der ein Star lebt, hängt auch von seiner Masse ab. Die nächste Gleichung ist eine geschätzte Zeit:

T = m^-2.5

Hier ist T ist Zeit und ich die Masse. Die Verwendung von Großbuchstaben ist im Laufe der Zeit und die enorme Masse angemessen.

Ein Stern wie die Sonne lebt ungefähr 10.000 Millionen Jahre, aber ein 30 -Time -Star. Was auch immer es eine Ewigkeit für den Menschen ist.

Die roten Zwerge leben viel mehr als das, dank der Parsimonie, mit der sie ihren Kernbrennstoff ausgeben. Für die Zwecke der Zeit, wie wir es erleben, ein hartes roter Zwerg für immer, denn die Zeit, die der Kernwasserstoff benötigt, übersteigt das geschätzte Alter des Universums. 

Kein roter Zwerg ist bisher gestorben, so dass alles, was darüber spekuliert werden kann, wie viel sie leben und was ihr Ende sein wird, auf die Computersimulationen von Modellen mit den Informationen über sie zurückzuführen ist.

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Nach diesen Modellen gehen die Wissenschaftler voraus, dass, wenn ein rotes Zwerg ausfällt, Wasserstoff in a verwandelt wird Blauer Zwerg. 

Niemand hat jemals einen Stern dieser Klasse gesehen, aber als Wasserstoff endet. Es erhöht einfach seine Radioaktivität und wird mit der Oberflächentemperatur blau werden.

Zusammensetzung von roten Zwergen

Künstlerische Konzeption eines roten Zwergs, insbesondere des Sterns von Barnard

Die Zusammensetzung der Sterne ist sehr ähnlich, sind größtenteils riesige Wasserstoff- und Heliumkugeln. Sie behalten einen Teil der Elemente, die in Gas und Staub vorhanden waren, die sie hervorgebracht haben, so dass sie auch Spuren der Elemente enthalten, die die vorhergehenden Sterne erzeugen.

Daher ist die Zusammensetzung von roten Zwergen der der Sonne ähnlich, obwohl sich die Spektrallinien aufgrund der Temperatur signifikant unterscheiden. Wenn ein Stern schwache Wasserstofflinien hat, bedeutet dies nicht, dass ihm dieses Element fehlt.

In roten Zwergen gibt es Spuren anderer schwererer Elemente, zu denen Astronomen "Metalle" bezeichnen, die als "Metalle" bezeichnen,.

In der Astronomie fällt diese Definition nicht mit dem überein, was allgemein als Metall verstanden wird, da sie hier verwendet wird, um auf ein Element zu verweisen, außer Wasserstoff und Helium.

Ausbildung

Die Erde, der Mars und die Planeten des Sonnensystems im Vergleich zu den Exoplaneten von Kepler-20E und Kepler-20F

Der Sternbildungsprozess ist komplex und von zahlreichen Variablen beeinflusst. Es gibt viel, was diesem Prozess noch unbekannt ist, aber es wird angenommen, dass es für All Stars gleich ist, wie in den vorherigen Segmenten beschrieben.

Der Faktor, der die Größe und Farbe eines Sterns bestimmt, der mit seiner Temperatur verbunden ist, ist die Menge an Materie, die es dank der Schwerkraft hinzufügen kann. 

Ein Problem, das Astronomen befürchtet und das noch nicht aufgeklärt wird, ist die Tatsache, dass rote Zwerge schwerere Elemente enthalten als Wasserstoff, Helium und Lithium. 

Einerseits sagt die Urknalltheorie voraus, dass die ersten geformten Sterne nur aus den drei leichteren Elementen zusammengesetzt sein müssen. In roten Zwergen wurden jedoch schwere Elemente festgestellt. 

Und wenn noch kein roter Zwerg gestorben ist, bedeutet dies, dass die ersten roten Zwerge, die sich gebildet haben.

Dann wurden später rote Zwerge gebildet, da das Vorhandensein schwerer Elemente in ihrer Erstellung erforderlich ist. Oder dass es rote Zwerge der ersten Generation gibt, aber das ist so klein und mit so wenig Leuchtkraft, sie wurden noch nicht entdeckt worden.

Beispiele für rote Zwerge

Nächstes Centauri

Künstlerischer Eindruck von dem nächsten Zentauri B, der hypothetisch als felsiger und trockener Superstier gezeigt wird. Quelle: ESO/M. Kornmesser, CC von 4.0, über Wikimedia Commons

Es ist 4.2 Lichtjahre entfernt und hat eine Masse, die einem achten Teil der Sonne entspricht, aber 40 -mal dichter. Als nächstes hat ein intensives Magnetfeld, das es anfällig für breit ist.

Als nächstes hat auch mindestens einen bekannten Planeten: Nächste Centauri B, der 2016 veröffentlicht wurde. Es wird jedoch angenommen, dass es von den Fackeln, die der Stern häufig emittiert.

Barnard Star

Vergleich der Größen zwischen der Sonne, dem Stern von Barnard und dem Planeten Jupiter. Quelle: Wikimedia Commons.

Es ist ein sehr enger roter Zwerg bei 5.9 Lichtjahre entfernt, deren Hauptmerkmal seine große Geschwindigkeit ist, etwa 90 km/s in Richtung der Sonne. 

Es ist durch Teleskope sichtbar und so nah ist es auch anfällig, Fackeln und Leuchten zu erleben. Vor kurzem wurde ein Planet von einem umkreisenden Barnards Stern entdeckt.

Teegarden Star

Diagramm der wahrscheinlichen Struktur der Teegardens -Sternsysteme 12 Lichtjahre von der Erde, wie 2019 verstanden wird. Quelle: DARC 12345, CC0, über Wikimedia Commons

Dieser rote Zwerg von nur 8 % der Sonnenmasse befindet. Es gehört zu den engsten Sternen in einer Entfernung von ungefähr 12 Lichtjahren.

Es wurde 2002 entdeckt und hat zusätzlich zu einer bemerkenswerten eigenen Bewegung Planeten in der sogenannten bewohnbaren Zone.

Wolf 359

Wolf 359

Es ist ein variabler roter Zwerg in der Konstellation von Leo und fast 8 Lichtjahre von unserer Sonne entfernt. Als variabler Stern nimmt seine Leuchtkraft regelmäßig zu, obwohl seine Eingeweide nicht so intensiv sind wie die des nächsten Centauri.