跟你说个扎心的事实：再过大约50亿年，太阳将无可避免的变成一颗红巨星，并最终坍缩成一颗白矮星，结束自己长达百亿年的一生。然而就在太阳熄灭后，它现在最近的邻居、比太阳还年长3亿岁的比邻星依旧活力四射，安安稳稳地燃烧着。太阳的100亿年漫长一生，对于比邻星来说只不过是短暂的一瞬间而已。作为一颗红矮星，它可以持续燃烧1万亿年！
足足1万亿年，没错。红矮星的寿命长到离谱。不仅如此，在红矮星身上这些反直觉的冷知识多到离谱，今天一次性给你扒个明白。
宇宙中最多的恒星，肉眼一颗都看不见
红矮星是宇宙中数量最多的恒星。就拿银河系来说吧！科学家估计，银河系中的红矮星约占到银河系恒星总数量的75%。这意味着在银河系有大约1125亿~3000亿颗红矮星。不仅放眼整个银河系如此，即使太阳周围也是如此。据统计，太阳周围20光年范围内，分布着47个恒星系统，共70颗恒星；其中红矮星就有42颗，占总数量的60%。从这里不难看出，红矮星遍布整个银河系，妥妥的银河系乃至宇宙的“基本盘”啊！
扎心的是，宇宙中最多的恒星，肉眼一颗都看不见。离太阳最近的恒星比邻星就是一颗红矮星，距离我们仅有4.24光年，比你所看到的任何一颗恒星都要近，仍旧是肉眼不可见的。原因是它的光度只有太阳的1.7‰，视星等只有大约11等，比人类肉眼能看到的极限星等6等还要暗100倍。离我们最近的红矮星都肉眼不可见，更别提那些距离更远的了。
个子很小，密度却大到离谱
如果我们用太阳的质量除以太阳的体积就会得到太阳的平均密度——约1.48克/厘米³。跟地球比较一下，地球的平均密度约为5.52克/厘米³，太阳的平均密度只有地球的四分之一多点。如果你觉得所有的恒星密度都跟太阳差不多的话，那就大错特错了。红矮星就是个例外。
红矮星是宇宙中最小的一类恒星，质量只有太阳的大约8%~60%；红矮星质量下限约为太阳的8%，也就是木星质量的大约80倍，然而它的半径却比木星还要小一些。不难想象，把相当于80颗木星的质量，压缩到木星大小的体积之内，密度会有多夸张？
举个例子：一颗名为EBLM J0555-57Ab的红矮星质量约为85倍木星质量，半径约为0.84倍木星半径。通过计算，这颗红矮星的平均密度居然高达190克/厘米³，大约是太阳的135倍，金属铅的17倍左右。我们熟悉的比邻星的平均密度也达到了47.4克/厘米³，约为太阳平均密度的34倍。
同样是恒星，红矮星为啥长得这么结实呢？原来在恒星内部一直有两股力量在掰手腕：引力不断的向内挤压物质，核聚变释放的能量产生的辐射压持续不断地把物质向外推。太阳和大质量恒星核心聚变猛烈，向外的辐射压把整个星体撑得很蓬松。而红矮星质量很小，核心聚变很弱，向外撑的力量不足，引力就把整颗恒星狠狠压紧，物质被压缩到极小的体积里面。而且质量越小的红矮星，这个效应就越明显，密度就越高。
宇宙的年龄还不够红矮星死一次
经常看天文科普的朋友对太阳的寿命已经烂熟于心了。太阳的寿命长达100亿年。对于我们来说，100亿年几乎等同于永恒。然而太阳跟红矮星比起来算是“短命”的了。红矮星的寿命可达万亿年。注意，是万亿，不是亿级别。你能想象出这是有多久远吗？根据宇宙大爆炸理论，目前宇宙的年龄只有大约138亿年。从宇宙大爆炸到现在，没有任何一颗红矮星自然演化到生命晚期。宇宙中所有的红矮星目前还都处在“童年”或“青年”阶段。它们比太阳更配得上“永恒”二字吧！
红矮星内部就像一口沸腾的大锅
凭啥太阳只燃烧100亿年，而红矮星能持续燃烧万亿年呢？原因就出在核燃料的利用率上。太阳只有最里面的核心区氢元素会进行核聚变。核心区以外的氢元素根本参与不了核聚变。因此，太阳一辈子只能烧掉大约10%的燃料。此外，由于太阳质量巨大，太阳核心区的反应速度非常快，每秒钟大约有6亿吨氢被聚变成了氦。也正是由于这个原因，恒星的质量越大，寿命就越短。
而质量很小的红矮星就不一样了，尤其是质量在0.35倍太阳质量以下的红矮星，整个星体几乎都处于对流状态，什么意思？就是说整个恒星就像一锅煮沸的粥，核心处产生的氦被不断地的搅拌出来，外层的氢又被不断地送进核心处烧掉。这就导致红矮星的燃料利用率接近100%。此外，红矮星由于质量很小，核心处的氢聚变反应速度是非常缓慢的，每秒消耗的氢元素大约为6万吨~3000万吨。这取决于红矮星的质量大小。
核心处的氢聚变反应速率非常慢，再加上燃料利用率接近100%，造就了红矮星极长的寿命。
红矮星会如何熄灭
红矮星最终会以何种方式熄灭？这可能是红矮星最大的谜团。因为宇宙的年龄只有138亿年，而红矮星的寿命长达数百亿甚至数万亿年，所以红矮星的最终演化结局，目前还没有对应的天体观测实例。科学家只能通过恒星演化理论来推测红矮星的熄灭，有三种结果。
第一种，红矮星中质量最小的那一批（0.08~0.25倍太阳质量），在经过数万亿年的燃烧后，终于把整个恒星的氢元素都转变成了氦元素。可是，由于质量太小的原因，这些红矮星没有能力继续进行氦聚变，核聚变彻底停止。星体在引力的作用下不断收缩，表面温度反而升高，辐射出的光由红变蓝。红矮星可能会经历理论语言中的“蓝矮星”阶段。最终核心电子简并压支撑星体，变成一颗氦白矮星。
第二种，中等质量的红矮星（0.25~0.5倍太阳质量）可能会在氢元素耗尽后，恒星外层可能会发生膨胀，但不会变成太阳那样巨大的红巨星。它们最终也会变成氦白矮星。
第三种，质量接近红矮星上限（0.5~0.6倍太阳质量）的恒星，在内部的氢元素耗尽后可能会发生氦闪，生成碳和氧元素，恒星膨胀成红巨星，外侧被抛射，形成行星状星云，中心留下一颗碳氧白矮星。它的终点就跟太阳一样。
红矮星是宇宙最后的恒星光芒
不难想象，未来的宇宙是什么样子的。大质量恒星几百万年就会耗尽燃料发生爆炸。太阳这类中等质量恒星，也会在百亿年内走向熄灭。而小质量的红矮星能持续发光数万亿年。
在遥远的未来，当绝大多数的明亮恒星都变成了白矮星。中子星或黑洞，当宇宙中不再有新生恒星诞生，红矮星仍旧倔强的发着暗红色的光芒。它们是宇宙漫长黑夜中最后的火苗。
然而，这些“宇宙耐烧老祖”最终也会一个个熄灭，慢慢冷却变成“黑矮星”。宇宙将坠入彻底的黑暗和寒冷，那是遥远到我们完全无法想象的未来。关于红矮星，你还知道哪些神奇的属性呢？评论区一起聊一聊吧！
热门跟贴