ЦРВЕНИ ПАТУЉАК: ОТКРИЋЕ, КАРАКТЕРИСТИКЕ, ЕВОЛУЦИЈА, КОМПОЗИЦИЈА - АРТЕ - 2025

Црвени патуљак је мали, супер звезда чија маса износи између 0,08 и 0,8 пута већа од масе Сунца Они су најзаступљенији и најдужи-живела звезда у свемиру: до три четвртине свих до сада познатих. Због њихове слабе светлости, они се не могу опажати голим оком, упркос томе што су у близини Сунца бројне: од 30 оближњих звезда 20 је црвених патуљака.

Најистакнутија због близине нас је Прокима Центаури, у сазвежђу Кентаур, удаљеном 4,2 светлосне године. Открио га је 1915. шкотски астроном Роберт Иннес (1861-1933).

Слика 1. Црвени патуљак Прокима Центаури део је звездастог система Алпха Центаури у сазвежђу Центаури. Извор: ЕСА / Хуббле и НАСА путем Викимедиа Цоммонса.

Међутим, пре него што је Прокима Центаури откривен, телескоп француског астронома Јосепха де Лаланде-а (1732-1802) већ је нашао црвеног патуљка Лаланде 21185 у сазвежђу Мајор Урса.

Израз "црвени патуљак" користи се за означавање различитих класа звезда, укључујући оне са спектралним типовима К и М, као и смеђе патуљке, звезде које заправо нису такве, јер никада нису имале довољно масе да покрену свој реактор интерни.

Спектрални типови одговарају површинској температури звезде, а њена светлост се распада на низ врло карактеристичних линија.

На пример, спектрални тип К има температуру између 5000 и 3500 К и одговара жуто-наранџастој звезди, док је температура типа М мања од 3500 К и то су црвене звезде.

Наше Сунце је спектралног типа Г, жуте боје и површинске температуре између 5000 и 6000 К. Звезде са одређеним спектралним типом имају много заједничких карактеристика, од којих је најважнија маса. Према маси звезде, тако ће бити и са њеном еволуцијом.

Карактеристике црвених патуљака

Црвени патуљци имају одређене карактеристике које их разликују. Неке смо већ споменули на почетку:

-Мала величина.

-Ниска температура површине.

-Ниска брзина сагоревања материјала.

-Ниска светлост.

Миса

Маса је, као што смо рекли, главни атрибут који дефинише категорију до које звезда достиже. Црвених патуљака је толико обилно, јер се формирају више звезде мале масе него масивне звезде.

Интересантно је да време потребно за формирање звезда мале масе дуже је него за веома масивне звезде. Они расту много брже јер је сила гравитације која сабија материју у центру већа, што је већа маса.

А знамо да је потребна одређена количина критичне масе да би температура била одговарајућа да би се покренуле реакције фузије. На овај начин звезда започиње свој живот одраслих.

Сунцу је требало десетине милиона година да се формира, али једној звезди 5 пута већој неопходно је мање од милион година, док најмасивнија може почети да светли стотинама хиљада.

Температура

Као што је већ поменуто, температура површине је још једна важна карактеристика која дефинише црвене патуљке. То би требало бити мање од 5000К, али не мање од 2000К, иначе је превише цоол да би била права звезда.

Звјездани објекти са температуром испод 2000 К не могу имати језгро фузије и абортусне су звијезде које никад нису достигле критичну масу: смеђи патуљци.

Дубља анализа спектралних линија може осигурати разлику између црвеног патуљка и смеђег патуљка. На пример, докази о литијуму говоре о црвеном патуљу, али ако је то метан или амонијак, то је вероватно смеђи патуљак.

Спектрални типови и Хертзспрунг-Русселл-ов дијаграм

Хертзспрунг-Русселл-ов дијаграм (ХР дијаграм) је графикон који показује карактеристике и еволуцију звезде у складу са њеним спектралним карактеристикама. То укључује температуру површине која је, као што смо рекли, одлучујући фактор, као и њену светлину.

Варијабле које чине граф су светлост на вертикалној оси и ефективна температура на водоравној оси. Независно су га створили раних 1900-их астрономи Ејнар Хертзспрунг и Хенри Русселл.

Слика 2. ХР дијаграм који приказује црвене патуљке у главном низу, у доњем десном углу. Извор: Викимедиа Цоммонс. ТО .

По свом спектру, звезде су груписане према Харвард спектралној класификацији, која означава температуру звезде у следећем низу слова:

ОБАФГКМ

Почињемо од најзгоднијих звезда, типа О, док су најхладније врсте М. На слици су спектрални типови при дну графикона, на плавој обојаној траци са леве стране, све док не стигнемо до црвено десно.

Унутар сваке врсте постоје варијације, будући да спектралне линије имају различит интензитет, а затим је сваки тип подељен у 10 поткатегорија, означених бројевима од 0 до 9. Што је број мањи, то је звезда топлија. На пример, Сунце је тип Г2, а Прокима Центаури М6.

Централна област графикона, која тече отприлике дијагонално, назива се главном секвенцом. Већина звезда је тамо, али њихова еволуција може их навести да напусте и сместе се у друге категорије, попут црвеног гиганта или белог патуљка. Све зависи од масе звезде.

Живот црвених патуљака се увек одвија у главном низу, а што се тиче спектралног типа, нису сви патуљасти класе М црвени патуљци, мада их већина јесте. Али у овој класи постоје и супериорне звезде као што су Бетелгеусе и Антарес (горњи десни део ХР дијаграма).

Еволуција

Живот било које звезде почиње распадом међузвезданог материје захваљујући деловању гравитације. Како се материја аглутинира, она се ротира све брже и брже и стапа се у диск, захваљујући очувању момента угла. У центру је протостар, ембрион, тако да кажемо о будућој звезди.

Како време пролази, температура и густина расту, све док се не достигне критична маса, у којој фузијски реактор започиње са активношћу. Ово је извор енергије звезде у њено време које долази и захтева јој температура језгре од око 8 милиона К.

Паљење у језгру стабилизује звезду јер надокнађује гравитациону силу, стварајући хидростатску равнотежу. За то је потребна маса између 0,01 и 100 пута већа од Сунчеве масе. Ако је маса већа, прегревање би проузроковало катастрофу која би уништила протостар.

Слика 3. У црвеном патуљу, фузија водоника у језгру уравнотежује силу гравитације. Извор: Ф. Запата.

Једном када се фузијски реактор покрене и постигне равнотежа, звезде се завршавају у главном редоследу ХР дијаграма. Црвени патуљци енергију емитују веома споро, тако да њихово снабдевање водоником траје дуго. Начин на који црвени патуљак емитује енергију је кроз механизам конвекције.

Претварање водоника у хелијум који производи енергију врши се у црвеним патуљастим ланцима протонским-протонским ланцима, редоследом у којем се један водонични јони спајају са другим. Температура изузетно утиче на начин на који се одвија фузија.

Једном када се водоник исцрпи, реактор звезде престаје да ради и започиње процес спорог хлађења.

Протон-протонски ланац

Ова реакција је веома честа код звезда које су се тек придружиле главном низу, као и код црвених патуљака. Почиње овако:

¹ ₁ Х + ¹ ₁ Х → ² ₁ Х + е ⁺ + ν

Где је е ⁺ позитрон, идентичан у свему електрону, осим што је његов набој позитиван и ν је неутрино, лагана и неухватљива честица. Са своје стране ² ₁ Х је деутеријум или тешки водоник.

Тада се дешава:

¹ ₁ Х + ² ₁ Х → ³ ₂ Хе + γ

У последњем, γ симболизује фотон. Обе реакције се јављају два пута, што резултира:

³ ₂ Хе + ³ ₂ Хе → ⁴ ₂ Хе + 2 ( ¹ ₁ Х)

Како звезда ствара енергију радећи то? Па, постоји мала разлика у маси реакција, мали губитак масе која се претвара у енергију према Еинстеиновој чувеној једначини:

Е = мц ²

Како се ова реакција догађа небројено пута укључујући огроман број честица, енергија која се добија је огромна. Али то није једина реакција која се одвија унутар звезде, иако је она најчешћа код црвених патуљака.

Животни век звезде

Колико дуго звезда живи такође зависи од њене масе. Следећа једначина је процена тог времена:

Т = М ^-2,5

Овде је Т време, а М маса. Употреба великих слова је одговарајућа, због времена и огромне масе.

Звезда попут Сунца живи око 10 милијарди година, али звезда 30 пута већа од Сунца живи 30 милиона година, а друга, још масивнија, може живети око 2 милиона година. Било како било, за људе је то вечност.

Црвени патуљци живе много дуже од тога, захваљујући угледу на који троше своје нуклеарно гориво. С обзиром на време како га доживљавамо, црвени патуљак траје вечно, јер време потребно да се испразни водоник из језгра премашује процењену старост Универзума.

Још нису умрли црвени патуљци, па се све што се може нагађати о томе колико дуго живе и какав ће им бити крај је компјутерским симулацијама модела створених с информацијама које имамо о њима.

Према овим моделима, научници предвиђају да ће се, када црвеном патуљу понестане водоника, трансформисати у плавог патуљка.

Нико никада није видео звијезду ове врсте, али како се водоник истроши, црвени патуљак се не шири у црвену џиновску звезду, као што ће то једно наше Сунце једног дана. Једноставно повећава своју радиоактивност, а с њом и површинску температуру, постаје плава.

Састав црвених патуљака

Састав звезда је веома сличан, највећим делом то су огромне куглице водоника и хелијума. Они задржавају неке елементе који су били присутни у гасу и прашини који су их створили, па садрже и трагове елемената које су претходне звезде помогле да створе.

Из тог разлога, састав црвених патуљака је сличан саставу Сунца, мада се спектралне линије значајно разликују због температуре. Дакле, ако нека звезда има слабе водоничне линије, то не значи да јој недостаје овај елемент.

У црвеним патуљцима постоје трагови других тежих елемената, које астрономи називају "метали".

У астрономији, ова дефиниција се не поклапа са оним што се обично схвата као метал, јер се овде користи за означавање било ког елемента, осим водоника и хелијума.

обука

Процес формирања звезда је сложен и на њега утичу бројне варијабле. Још је много тога што се још не зна о овом процесу, али се верује да је исти за све звезде, као што је описано у претходним сегментима.

Фактор који одређује величину и боју звезде, повезану са њеном температуром, је количина материје коју успева да дода захваљујући гравитационој сили.

Питање које забрињава астронома и остаје да буде разјашњено је чињеница да црвени патуљци садрже елементе теже од водоника, хелијума и литијума.

С једне стране, теорија Великог праска предвиђа да прве формиране звезде морају бити састављене од само три најлакша елемента. Међутим, откривени су тешки елементи код црвених патуљака.

А ако још нису умрли црвени патуљци, то значи да први црвени патуљци који су се формирали морају негде бити негде вани, сви састављени од светлих елемената.

Тада би се касније могли формирати црвени патуљци, јер је у њиховом стварању потребно присуство тешких елемената. Или да постоје црвене патуљке прве генерације, али тако мале и са тако малом светлошћу, још увек нису откривене.

Примери црвених патуљака

Следећи Центаури

Удаљено је 4,2 светлосне године и има масу еквивалентну једној осмини од Сунца, али 40 пута гушћу. Прокима има снажно магнетно поље, због чега је подложно фларењу.

Прокима такође има бар једну познату планету: Прокима Центаури б, која је откривена 2016. Али верује се да су је опрали ракети које звезда често емитује, тако да је мало вероватно да ће живети у животу, бар не као то знамо, пошто емисије звезде садрже Кс-зраке.

Барнардова звезда

Слика 4. Поређење величина између Сунца, Барнардове звезде и планете Јупитер. Извор: Викимедиа Цоммонс.

То је врло блиски црвени патуљак, удаљен 5,9 светлосних година, чија је главна карактеристика његова велика брзина, око 90 км / с у правцу Сунца.

Видљив је кроз телескопе и попут Прокиме, такође је склон ракетама и рафалима. Недавно је откривена планета у орбити око Барнардове звезде.

Теегарден Стар

Овај црвени патуљак од само 8% масе Сунца налази се у сазвежђу Овна и може се видети само помоћу моћних телескопа. Спада међу најближе звезде, на удаљености од око 12 светлосних година.

Откривено је 2002. године и поред тога што има изузетно запажено кретање, чини се да у планети постоји такозвана насељива зона.

Волф 359

То је променљиви црвени патуљак у сазвежђу Лав и удаљен је скоро 8 светлосних година од нашег Сунца. Будући да је променљива звезда, његова светлост се периодично повећава, иако њени бљескови нису тако интензивни као они Прокиме Центаури.

Референце

1. Адамс, Ф. Црвени патуљци и крај главне секвенце. Опоравак од: астросцу.унам.мк.
2. Царролл, Б. Увод у модерну астрофизику. 2нд. Едитион. Пеарсон.
3. Космос. Црвени патуљци. Опоравак од: астрономи.свин.еду.ау.
4. Мартинез, Д. Звјездана еволуција. Опоравак од: Гоогле књиге.
5. Таилор, Н. Црвени патуљци: Најобичније и најдуже звијезде. Опоравак од: спаце.цом.
6. Фракнои, А. Спектри звезда (и Смеђи патуљци). Опоравак од: пхис.либретектс.орг.