先问你一个问题:夜空中肉眼能看到多少颗恒星?答案大概是6000多颗。

那我再问你:这6000多颗恒星里,有多少颗是宇宙中数量最多的那种恒星?

答案是:零。一颗都没有。

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宇宙中数量最多的恒星居然肉眼一颗也看不到,是不是觉得很不可思议?这些隐藏在黑夜中的恒星就是红矮星。

你知道吗?红矮星的数量占到了银河系恒星总数量的75%,也就是说每四颗恒星中就有三颗是红矮星。因此,说它是宇宙恒星界的 "基本盘" 一点都不为过。今天咱们就来聊聊宇宙中数量最多的恒星——红矮星,看看红矮星到底有多奇特?

红矮星到底是个啥?

红矮星到底是个啥?

经常看天文科普的朋友大多听过红矮星。那它就是又红又矮的恒星吗?其实只说对了一半。要真正搞懂它,得先从天文学家给恒星分类的规矩说起。天文学家按照恒星的表面温度从高到低,把恒星分成了七大光谱型,排号是 O、B、A、F、G、K、M。看看下面这张图你就明白了。

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至于科学家是怎样给恒星分类的,这里就不详细讲解了。文章链接放在末尾了,感兴趣的朋友可以去看一下。红矮星就位于最后一档的M型中。

我们先来聊一聊红矮星中的“红”。这个很好理解,完全是由温度决定的。红矮星的表面温度只有2400K到3900K(0K=-273.15℃),是恒星里面温度最低的一档。由于温度低,红矮星发出的光是红色的,而且还是发暗的暗红,就像是一块烧红了的铁块。

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再来说一说红矮星中的“矮”字。很多人以为“矮”意味着体积小、质量小。其实这是错误的。一颗恒星是“矮星”还是“巨星”看的不是个头大小而是光度大小。天文学家把光度大的恒星称为巨星,光度小的恒星则称为矮星。红矮星的“矮”就是这么来的。太阳属于黄矮星,“矮”也是光度低的原因。例如比邻星,表面温度只有大约3000K(约2770℃),散发出红色光芒,光度仅为太阳的1.7‰,它就是一颗红矮星。而参宿四和心宿二的表面温度也在2400K到3900K之间,但光度却是太阳的好几万倍,非常的高,所以,它们虽然也属于M型恒星却不是红矮星而是红巨星。

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红矮星是恒星家族中质量最小的一类。它们的质量下限约 0.08 倍太阳质量,相当于 80 倍木星质量。低于这个数,核心压力不够,点不燃氢聚变,那就只能算是介于行星和恒星之间的 "失败恒星"——褐矮星。红矮星的质量上限大概是 0.6 倍太阳质量,再往上就进入橙矮星、黄矮星的范畴了。

红矮星离谱的属性

红矮星离谱的属性

红矮星是恒星中温度最低的一类恒星。一提到恒星,我们总会想到太阳,想到它足以汽化地球一切物质的高温。而红矮星的表面温度只有 2400K 到 3900K,也就是大约2100℃到3600℃。这意味着一些红矮星的表面温度还不到太阳表面的一半,甚至都无法融化金属钨(熔点约3400℃)。正因为温度低,红矮星才会辐射出暗红色的光芒。

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暗到离谱的光度。提起太阳,我们会想到它的万丈光芒,给地球带来了光明。但恒星家族中最不起眼的红矮星却暗到离谱。我们就拿比邻星来举例子。它的光度大约是太阳的0.0017倍,也就是千分之一点七。如果把比邻星放到太阳的位置上,地球到它的距离还是1个天文单位不变,那么地球上会发生什么呢?这时候,天上比邻星只有约-19.82等,亮度还不到 0.2%。

在地球上,比邻星正午时分的照度大约只有170勒克斯。这是什么概念?正常晴天正午是10万勒克斯以上,阴天室外也有1000勒克斯左右。170勒克斯大概就是你家客厅开着几盏灯的亮度,或者一个极其昏暗的阴天。

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当然了,在比邻星昏暗的照射下,地球上的温度会骤降,最终平衡温度会跌到大约52K,也就是大约零下221℃,冷得跟冥王星那里一样。

所以,红矮星不是 "暗一点" 的问题,是暗到只需远离它1.5亿公里,就能直接把地球大气层冰封的程度。

红矮星最反直觉的属性——平均密度。前面我们提到过,红矮星的质量介于0.08倍~0.6倍太阳之间,而红矮星的半径通常在太阳的10%~60%之间。这就意味着红矮星的平均密度要比太阳的平均密度大很多。它们之间的差距究竟有多大?真实的数值可能颠覆你对红矮星的认知。

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再拿比邻星来举例,比邻星的质量约为太阳的0.123倍,半径约为太阳的0.154倍。通过计算我们得知,比邻星的平均密度大约是太阳的33.7倍。我们知道太阳的平均密度约为1.48克/厘米³,所以比邻星的平均密度是47.4克/厘米³。对比一下,铁的密度约为7.87克/厘米³,比邻星的平均密度大约是铁的6倍。

是不是觉得很不可思议?小小的比邻星居然这么“结实”?在红矮星的世界里,质量越小,其平均密度就越大。这究竟是什么原因呢?篇幅有限,我们在后面的文章中接着聊。有知道的朋友可以在评论区科普一下哦!

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最后,我们再聊一个红矮星最最离谱的属性——长寿。科学家告诉我们,太阳的寿命大约100亿年,现在已经存在了大约46亿年。对于我们而言,太阳漫长的100亿年寿命似乎是永恒的。然而一颗0.1倍太阳质量的红矮星,寿命能达到1万亿年以上。宇宙现在才138亿岁,在红矮星的时间尺度上,宇宙还只是个刚出生的婴儿。从时间维度上看,红矮星更配得上“恒星”二字。它几乎是永远不会“熄灭”的星星啊。

为什么命这么长?两个原因:一是燃料烧得慢,核心温度低、聚变温和;二是红矮星内部是全对流的 —— 整个恒星像一锅煮沸的粥,外层的氢能不断翻到核心去烧,燃料利用率接近 100%。

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而太阳呢?核心烧完就完了,外层的氢根本参与不了聚变,一辈子只能烧掉 10% 左右的燃料。

红矮星拥有万亿年的寿命?有没有一种可能,在某颗红矮星的周围已经诞生了宇宙最顶级的“宇宙文明”呢?毕竟人家有上万亿年的时间慢慢演化,我们太阳这100亿年,搞不好只是人家的一个零头啊。

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