| 词条 | 红矮星 |
| 释义 | § 简介 红矮星 定义为：光谱为Ｋ型或更晚型的矮星。 所属学科：天文学（一级学科）；恒星和银河系（二级学科） 所谓红矮星（581c），其实是一种体积不太大的恒星，通常它们的质量都不会超过太阳的一半。我们的银河系（也许所有星系都是如此）中70% 的恒星都是红矮星，它们比太阳的体积小，温度低，也更加暗淡。由于辐射出的光芒实在是太为微弱，如果不借助天文望远镜，我们不可能看到任何一颗红矮星。科学家们计划寻找的行星正是处于这样的恒星周围。 据介绍，当“超级类地行星”运行到红矮星与地球之间时，会发生类似日食一样的效应：红矮星发出的光线会被阻挡住一部分，而不同的行星由于体积和其与恒星的距离都不相同，因此能阻挡住的光线数量也会存在明显差异。因此，通过观测红矮星亮度的变化并参考其他因素，科学家们便能够估算出行的大小以及与恒星的距离，进而确定其表面的温度等重要数据。 其实早在2009年4月份，欧洲南方天文台的天文学家就曾宣布，他们在距离地球20.5光年的红矮星－－Gliese581－－的周围，发现了迄今与地球最为相似的太阳系外行星。这颗行星的质量约为地球的5倍，表面温度可能介于0℃~40℃之间，恰好允许液态水存在于它的表面。这是科学家在太阳系外首次发现可能适合人类居住的行星。[1] § 显示特点 红矮星 红矮星是一类体积较小、质量不超过太阳一半的小型恒星。科学家们希望能在其附近找到所谓的“中转行星”。所谓“中转行星”，是指从地球上看，会周期性地遮挡住部分恒星光芒的一类行星。通常情况下，因“中转行星”引起的类似日食的现象会阻断住恒星所发出的大约一半光线。而由此导致的恒星亮度的变化可以被地球上的观测者们所记录到。在实施“MEarth”计划的过程中，科学家们计划动用八台大型光学望远镜进行观测活动，目前已经有五台投入了使用。 红矮星（581c）这颗星球距离地球足有100光年之远，并选择以它附近的一颗红矮星作为轨道中心旋转。这是由于红矮星的数量很多，所以很多行星都选择红矮星作为轨道旋转中心。又因为红矮星的光线非常暗，所以围绕它旋转的这颗行星不会被星光所淹没，这样这颗行星发出的光线就很容易的被测量到。 这颗行星经研究存在于红矮星周围的一个可居住区，通过天文望远镜可观测到这颗行星的表面存有一个亮点，这个亮点即星球表面存在有液体水的地方。这片可居住区距离冷星的距离与地球距离太阳一样远。据天文学家表示，这颗在红矮星可居住区域存在的行星，围绕红矮星公转的时间为两周。由于这颗行星离红矮星十分近，所以在观察的时候这颗行星与红矮星会同时出现在观察者的视线范围内，而且能够被很容易的观察到。 天文学家研究表示，他们发现宇宙中的紫外线实际上会使氧分子分离，甚至还能够创造出很多的臭氧分子。经研究，在这颗行星的大气层上空覆盖有一层厚厚的臭氧层，这样就阻止了过多的紫外线照射到行星的表面。但是，当红矮星静止存在时，紫外线就会相对减弱，防止紫外线的臭氧层也就会慢慢消失。[2] § 理论证据 红矮星 1、围绕着一颗叫Gliese 581的红矮星运转。它们之间的距离为650万英里，正好能确保581c生成液态水并把水保持在表面。 2、如果它拥有地球一样的岩石结构，直径可能是地球的1.5倍。如果是个“冰球”，直径可能会更大。研究者估计，581c的重量大约是地球的5倍，表面温度为0－40摄氏度。 3、581c围绕的恒星581，其质量是太阳的1/3，亮度只有太阳的1/50。所以它制造的“金发地带”比太阳小。如果它尺寸、热量和太阳一样，那么581c就不会有今天。 4、581c发现者之一、里斯本天文台的泽维尔·庞菲尔斯说，欧洲天文学家小组使用一种称为HARPS(高精度径向速度行星搜寻光谱仪)仪器观测了100颗不同的恒星，最终发现了581c行星。 5、581c环绕恒星公转一圈只要13天，你的年龄也会增加得更快。 6、581c上的重力加速度是地球上的1.6倍，坐在上面，你会感觉自己的体重增加了0.6倍。 7、581c距离它的恒星581的距离要比地球离太阳的距离近14倍，从581c上看，恒星在天空中的大小要比我们在地球上看到的月亮大20倍，而且会受到红矮星的大量辐射。 8、581c很可能不会自转，这样它的一半一直是白天，另一半一直是黑夜。 9、581c距离地球约20.5光年，相当于120万亿英里。从银河系的概念上来看，距离地球不算远，581c也是距离地球最近的100颗恒星之一。 § 专家看法 红矮星 科学家们将对位于北天球的约2000个红矮星进行观测。通过分析这些天体亮度的变化程度，研究人员将能够计算出是否有质量在地球二至七倍之间的“中转行星”存在于所谓的“生存区域”中(该区域与中心恒星的距离适中，有可能创造出与地球上类似的环境)。虽然观测对象众多，但据专家们估计，在上述红矮星附近观测到“中转行星”的几率只有大约百分之一。 尽管需要对近2000颗红矮星进行观测，但参与“MEarth”计划的科学家们指出，这项工作的投资并不需要很大，因为所动用的设备都是现成的，无需再向太空发射空间望远镜。 此前，科学家们已经在一颗编号为Gliese 581的红矮星附近发现过一颗很可能适宜于生命存在的行星。专家们认为，这颗编号为581с的行星或许就是“第二个地球”。 据测量，该行星的表面温度与地球相当，其上可能还有水存在。此外，该行星与恒星的距离也非常理想，各种条件很适合生命的存在。 由恒星中最小的一类红矮星形成的恒星行星系统，过去科学家们认为那儿的环境险恶，不可能诞生任何生命。而银河系中大约有75%的恒星是红矮星，这些天体过去一直被寻找外星生命的科学家忽略过去了。但最近这种看法有了改变，科学家认为围绕红矮星的行星成为生命摇篮的可能性还是存在的。 现在判断有水为时过早，科学家迄今一共发现了220个太阳系以外的外部行星，但它们要么太大、由气体构成，要么太热或太冷，不适合生命居住。天体生物学家(负责研究宇宙生命可能性的科学家)把适宜居住的气候带称为“金发地带”，那里温度没有低到使水结冰，也没有热到把水蒸发掉，而是在星球表面以液体形态存在。 581c围绕的恒星581，其质量是太阳的1/3，亮度只有太阳的1/50。所以它制造的“金发地带”比太阳小。如果它尺寸、热量和太阳一样，那么581c就不会有今天。以太阳系中靠近太阳的水星为例，它和太阳的距离是581c和581之间距离的近六倍，白天是一个布满滚烫岩石的荒凉石块，晚上又变成冰盒子。太阳的宜居范围是从距它约8800万英里到约1.55亿英里，地球和火星就在这个范围内。 难以推测是否存在生命。但是，“可以居住”并不意味着“有生物居住”。目前还难以推测581c上是否存在生命。如果有生命，它们必须应对相对更大的重力和红矮星发出的辐射。 美国航空航天局前天文学家史蒂夫·马朗认为，现在判断581c有没有水还为时过早。著名天体物理学家霍金在接受采访时表示:“我预料到会有类似地球的行星，不过，那里是否存在生命是另一个问题。毕竟，至今还没有外星人拜访过我们。” § 猜想 红矮星 一、恒星家族中的小老弟 银河系中大约有75%的恒星是红矮星。所谓的红矮星是指质量最小的一类恒星，它们的质量一般只是太阳质量的7%到60%。质量小也就意味着星体内部的核反应较弱，所以红矮星发出的辐射很弱，要低于太阳辐射强度的5%，有的甚至不到太阳辐射强度的万分之一。核反应弱也导致表面温度较低。一颗恒星的辐射包含了从红外到紫外的所有波段，不过随着恒星温度的变化，辐射能量集中的波段会发生变化。一般来说，温度高的恒星辐射能量集中在偏蓝色的波段，温度低的则偏红色，因此红矮星看起来颜色偏红。不过本应发出暗弱红色光的红矮星有时在自身磁场的作用下会出现反常的现象，它们会发出强烈的X射线和紫外波段的辐射，并且常出现耀斑活动。 由于红矮星内部氢元素的核聚变速度缓慢，因此它们也拥有较长的寿命。另外，因为红矮星的体积小，引力也相对较小，内部产生的压力和温度不足以把氦聚合成更重的元素，因此也就不可能膨胀成红巨星，而是逐步收缩，直至把氢耗尽。也因为这个缘故，一颗红矮星的寿命可多达数百亿年，几乎和宇宙的年龄一样长。 二、度尽劫波，孕育生命 因为地球生命离不开液态水，假如一个星系要想拥有与地球上人和其它高级动植物一样的生命形式，首先必须要有一个既不太冷也不太热、有可能存在液态水的区域，这种区域我们称之为“适宜居住带”。对于红矮星来说，它们发出的光太弱了，所以它们的适宜居住带距离恒星自己都非常近，唯有如此，才能从红矮星那儿得到更多的热量。对于多数红矮星，适宜居住带到恒星的距离都要比水星到太阳的距离还近。 但距离一近会导致一个严重的后果。我们都知道，月球自转的周期和绕地球公转的周期是相同的，所以永远是一面向着地球，这是它受到地球潮汐力长期作用的结果。同样，距离恒星非常近的行星也会被潮汐力施了“定身法”，出现这种“阴阳脸”永不改变的现象。所以，红矮星附近适宜居住带上的行星永远都是一面朝向恒星的，一个半球永远是白天，而另一半球永远是黑夜。 开始科学家们担心，永远是黑夜的半球温度太低，会使得行星的大气冻结，这样即使是向着恒星有光照射的一面也没留下多少空气可供生物呼吸了。不过后来的研究显示，大气流动可以有效的把热量散布开，从而阻止全球的空气冻结。 虽然大气冻结不用担心了，不过生命要想在红矮星的行星上生存还有别的难关要过。红矮星每天几次的耀斑出现时，紫外辐射会瞬间增强几百到上万倍。在那几分钟内，恒星由红色变成了蓝色，这么强烈的紫外线会杀死行星上的一切生命。唯一的生存机会是躲在黑暗的半球，或是黑夜与白昼交界的地带。 还有，即使不考虑耀斑，红矮星平时的紫外辐射和发出来的高能带电粒子，也会把行星的大气吹跑。如果行星大气得不到有效的保护或者补充的话，迟早会消失掉。 由于上述这些原因，过去天文学家在搜索太阳系外生命的时候往往跳过这些黯淡的小恒星，因为他们认为这类恒星周围的行星并不适合生命居住。 但是现在，这样的观念有了一些改变。天文学家注意到，强烈的高能辐射主要是年轻恒星发出来的，随着红矮星年龄增长，它们的磁场活动会变得越来越弱，开始稳定地发出可见光波段的辐射。这样的稳定阶段可达数百亿年甚至更长。 所以，如果一颗行星能熬过红矮星狂野的年轻时代，保持住自己的大气，那么当红矮星进入稳定的中年，行星将获得新生，完全可能成为一个合适的生命居住地。 [3] § 潜在危险 2011年1月，通过对银河系内21万5千颗红矮星的观察研究，科学家首度公开承认，红矮星是一种时不时爱发脾气的天体。这种恒星的个头小于太阳，可以在瞬间释放出巨大的能量，类似焰火，威力可能相当于10亿颗原子弹。天文学家们在为期一周的不间断监视观测中，一共发现了100次这样的“恒星焰火”。[4] § 意义 红矮星 人类未来太空航行首选目标 “因为581c的温度和相对来说的相似性，这个行星可能成为未来寻找宇宙生物的太空计划的重要目标。”参与研究的科学家泽维尔·德佛希说。不过，要揭开581c的神秘面纱，还需要全球科学家长期的努力。遥远的距离是一个问题。尽管581c行星的恒星系距地球仅20.5光年远，使得Gliese 581是距地球最近的100颗恒星中的一颗，但是它发出的光非常暗淡，不用望远镜根本无法看到它。它位于天秤座，在北半球进入半夜时，天秤座处于东南夜空中较低的位置。美国天文学会发言人史蒂夫·马兰说:“我们不清楚在人的一生中如何才能到达那些地方。” 其次，任何踏上581c行星的人都会很快变重，年龄也会飞涨，因为581c行星的“一年”只有12.9天。它的地心引力是地球的1.6倍，这样的话，一个150磅重的人会觉得自己有240磅重。 581c不会旋转，它的一侧总是处于被日光照射的状态，另一侧却黑暗无光，上述推测只是一种可能，是否准确尚不得而知。 新行星的发现，意味着Gliese 581将成为人类未来太空航行的首选目标。哈佛·史密森天体物理学中心的天文学家迪米塔·萨瑟罗夫(Dimitar Sasselov)表示:“这颗新行星距离地球仅有20光年，我们完全有能力到达。” 欧洲航天局的马尔科姆·弗里伦德博士认为，这次发现是人类搜寻宇宙生命的一个重要里程碑。它的真正意义不仅在于发现了581c本身，还表现为像地球一样的行星可能在宇宙中非常常见。 一些天文学家认为，此次发现肯定会引发对暗弱恒星周围的行星的关注。哈佛大学史密森天体物理中心的科学家蒂米塔·萨斯罗夫指出，像围绕581这样的红矮星旋转的行星可能“完全改变关于什么构成宜居星球的讨论”，地球附近大约80％的恒星都是红矮星。就在几年前，天文文学还认为红矮星周围的行星系统不可能是生命的栖居地。而在这次研究中，90％的时间也都用在观测与太阳类似的星系上，没想到在一个暗弱的红矮星身边找到了突破口。NASA宇宙生物学专家克里斯·麦凯表示，天文学家将来还会发现数十个，甚至成百个宜居星球，但581c在宇宙史上将占据第一的位置。 |
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