红矮星：宇宙中的不老神仙

顾汉现

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红矮星：宇宙中的不老神仙  精选

已有 1534 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。天文学中有个萨尔皮特（EdwinSalpeter）定律，即质量越大的恒星数量越少，而质量越小的恒星数量越多。根据这个规律推算，银河系中至少75%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，对流能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。以致它们的平均寿命可以高达几百亿年到10万亿年，比整个宇宙的寿命都要长得多，是宇宙中的不老神仙。
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，太阳只能再存活五十亿年了。考虑到宇宙到现在也只存在了137.5亿年。因此，在宇宙中，即使是最古老的第一代红矮星到现在也还依然少年呢。

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