กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 16 นาที

ดาวแคระแดง

ดาว แคระแดง เป็น ดาวฤกษ์ ที่มีมวลน้อยที่สุด ขนาดเล็กที่สุด ความสว่างน้อยที่สุด และอุณหภูมิต่ำที่สุดใน ลำดับหลัก ดาวแคระแดงเป็นดาวฤกษ์ประเภท ฟิวชัน ที่พบได้บ่อยที่สุดในกาแล็กซี...

ดาวแคระแดง

ดาวแคระแดง
ดาวฤกษ์ พร็อกซิมา เซนทอรี (Proxima Centauri ) เป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด โดยมีระยะห่าง 4.2  ปีแสง (1.3  พาร์เซก ) และเป็นดาวแคระแดง
ลักษณะเฉพาะ
พิมพ์กลุ่มดาวฤกษ์ ขนาดเล็ก ในลำดับหลัก
ช่วงมวล0.08 – 0.6  ม.
อุณหภูมิ2,380 –3,850  กก.
ความสว่างเฉลี่ย0.0003 – 0.07  ลิตร
ลิงก์ภายนอก
อินไลน์หมวดหมู่สื่อ
อินไลน์Q5893

ดาวแคระแดง เป็น ดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยที่สุด ขนาดเล็กที่สุด ความสว่างน้อยที่สุด และอุณหภูมิต่ำที่สุดในลำดับหลัก ดาวแคระแดงเป็นดาวฤกษ์ประเภท ฟิวชันที่พบได้บ่อยที่สุดในกาแล็กซีทางช้างเผือกอย่างน้อยก็ในบริเวณใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความสว่างต่ำ ดาวแคระแดงแต่ละดวงจึงสังเกตได้ยาก ไม่มีดาวฤกษ์ดวงใดที่ตรงตามคำจำกัดความที่เข้มงวดของดาวแคระแดงที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า[ 1 ]พร็อกซิมา เซนทอรีดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดเป็นดาวแคระแดง เช่นเดียวกับดาวฤกษ์ 50 ดวงจาก 60 ดวงที่อยู่ใกล้ที่สุดตามการประมาณการบางอย่าง ดาวแคระแดงประกอบขึ้นเป็นสามในสี่ของดาวฤกษ์ฟิวชันในกาแล็กซีทางช้างเผือก[ 2 ]

ดาวแคระแดงที่เย็นที่สุดที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิพื้นผิวประมาณดาวแคระแดงมีอุณหภูมิประมาณ 2,000  Kและดาวแคระแดงที่เล็กที่สุดมีรัศมีประมาณ 9% ของดวงอาทิตย์และมีมวลประมาณ 7.5% ของดวงอาทิตย์ดาวแคระแดงเหล่านี้มีสเปกตรัมประเภท L0 ถึง L2 มีคุณสมบัติบางอย่างที่ซ้อนทับกับดาวแคระน้ำตาลเนื่องจากดาวแคระน้ำตาลที่มีมวลมากที่สุดและมีโลหะต่ำก็อาจมีอุณหภูมิสูงถึง 2,000 K ได้เช่นกันอุณหภูมิ 3,600 Kและมีสเปกตรัมประเภท M ตอนปลาย

คำจำกัดความและการใช้คำว่า "ดาวแคระแดง" แตกต่างกันไปตามความครอบคลุมในส่วนของดาวที่มีอุณหภูมิสูงและมวลมาก คำจำกัดความหนึ่งมีความหมายเหมือนกับดาวแคระ M ซึ่งมีอุณหภูมิสูงสุดอยู่ที่...3,900 Kและ 0.6  M☉อีกแบบหนึ่งประกอบด้วยดาวฤกษ์ประเภท M ในลำดับหลักทั้งหมดและดาวฤกษ์ประเภท K ในลำดับหลัก ทั้งหมด (ดาวแคระ K) ทำให้ได้อุณหภูมิสูงสุดที่ 3,900 K5,200 Kและ 0.8  M บางคำจำกัดความรวมถึงดาวแคระ M ที่เป็นดาวฤกษ์และส่วนหนึ่งของการจัดประเภทดาวแคระ K นอกจากนี้ยังมีคำจำกัดความอื่นๆ ที่ใช้กันอยู่ คาดว่าดาวแคระ M ที่เย็นที่สุดและมีมวลน้อยที่สุดหลายดวงจะเป็นดาวแคระน้ำตาล ไม่ใช่ดาวฤกษ์ที่แท้จริง ดังนั้นดาวแคระเหล่านั้นจึงไม่รวมอยู่ในคำจำกัดความของดาวแคระแดง

แบบจำลองดาวฤกษ์บ่งชี้ว่าดาวแคระแดง ที่มีมวลน้อยกว่า 0.35  M☉เป็นแบบพาความร้อนอย่าง สมบูรณ์ [ 3 ]ดังนั้น ฮีเลียมที่เกิดจากการหลอมรวมเทอร์โมนิวเคลียร์ของไฮโดรเจนจึงถูกผสมใหม่อย่างต่อเนื่องทั่วทั้งดาว หลีกเลี่ยงการสะสมของฮีเลียมที่แกนกลาง จึงทำให้ระยะเวลาของการหลอมรวมยาวนานขึ้น ดาวแคระแดงมวลน้อยจึงพัฒนาอย่างช้ามาก รักษาความสว่างและประเภทสเปกตรัมคงที่เป็นเวลาหลายล้านล้านปี จนกระทั่งเชื้อเพลิงหมดลงและกลายเป็นดาวแคระน้ำเงินเนื่องจากอายุของจักรวาล ค่อนข้างสั้น จึง ยังไม่มีดาวแคระแดงที่อยู่ในขั้นวิวัฒนาการขั้นสูง

คำนิยาม

คำว่า "ดาวแคระแดง" เมื่อใช้เพื่ออ้างถึงดาวฤกษ์นั้นไม่มีคำจำกัดความที่แน่นอน การใช้คำนี้ครั้งแรกๆ เกิดขึ้นในปี 1915 โดยใช้เพื่อเปรียบเทียบดาวแคระ "แดง" กับดาวแคระ "น้ำเงิน" ที่ร้อนกว่า[ 4 ] คำ นี้กลายเป็นคำที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย แม้ว่าคำจำกัดความจะยังคงคลุมเครืออยู่ก็ตาม[ 5 ]ในแง่ของประเภทสเปกตรัมที่จัดว่าเป็นดาวแคระแดง นักวิจัยหลายคนเลือกขีดจำกัดที่แตกต่างกัน เช่น K8–M5 [ 6 ]หรือ "หลังจาก K5" [ 7 ]ดาวแคระ Mซึ่งย่อว่า dM ก็ถูกนำมาใช้เช่นกัน แต่บางครั้งก็รวมถึงดาวฤกษ์ประเภทสเปกตรัม K ด้วย[ 8 ]

ในการใช้งานสมัยใหม่ นิยามของดาวแคระแดงยังคงแตกต่างกันไป เมื่อมีการกำหนดอย่างชัดเจน โดยทั่วไปจะรวมถึง ดาวประเภท K ตอนปลายและดาวประเภท M ตอนต้นถึงกลาง[ 9 ]แต่ในหลายกรณีจะจำกัดเฉพาะดาวประเภท M เท่านั้น[ 10 ] [ 11 ] ในบางกรณี ดาวประเภท K ทั้งหมดจะถูกรวมเป็นดาวแคระแดง[ 12 ]และบางครั้งก็รวมถึงดาวที่เก่ากว่านั้นด้วย[ 13 ]

การสำรวจล่าสุดจัดให้ดาวฤกษ์ลำดับหลักที่เย็นที่สุดอยู่ในประเภทสเปกตรัม L2 หรือ L3 ในขณะเดียวกัน วัตถุจำนวนมากที่เย็นกว่าประมาณ M6 หรือ M7 ก็เป็นดาวแคระน้ำตาล ซึ่งมีมวลไม่เพียงพอที่จะรักษาการหลอมรวมไฮโดรเจน-1 ไว้ได้[ 14 ]ซึ่งทำให้มีการทับซ้อนกันอย่างมากในประเภทสเปกตรัมของดาวแคระแดงและดาวแคระน้ำตาล วัตถุในช่วงสเปกตรัมดังกล่าวอาจจัดประเภทได้ยาก

คำอธิบายและคุณลักษณะ

ดาวแคระแดงเป็นดาวที่มีมวลน้อยมาก [ 15 ] ส่งผลให้มีแรงดันค่อนข้างต่ำ อัตราการหลอมรวมต่ำ และด้วยเหตุนี้จึงมีอุณหภูมิต่ำ พลังงานที่เกิดขึ้นเป็นผลจากการหลอมรวมนิวเคลียร์ของไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมโดยผ่านห่วงโซ่โปรตอน-โปรตอน (PP)ดังนั้น ดาวเหล่านี้จึงปล่อยแสงออกมาค่อนข้างน้อย บางครั้งน้อยถึง1 / 10,000เท่าของดวงอาทิตย์ แม้ว่าสิ่งนี้จะยังคงหมายถึงกำลังเอาต์พุตในระดับ10 × 10 22  วัตต์ (10 ล้านล้านกิกะวัตต์ หรือ 10 ZW ) แม้แต่ดาวแคระแดงที่ใหญ่ที่สุด (เช่นHD 179930 , HIP 12961และLacaille 8760 ) ก็มี ความสว่างเพียงประมาณ 10% ของดวง อาทิตย์ [ 16 ] โดยทั่วไป ดาวแคระแดงที่มีมวลน้อยกว่า 0.35  M☉จะถ่ายเทพลังงานจากแกนกลางไปยังพื้นผิวโดยการพาความร้อนการพาความร้อนเกิดขึ้นเนื่องจากความทึบแสงของภายใน ซึ่งมีความหนาแน่นสูงเมื่อเทียบกับอุณหภูมิ ส่งผลให้การถ่ายโอนพลังงานโดยการแผ่รังสีลดลง และการพาความร้อนกลายเป็นรูปแบบหลักของการถ่ายโอนพลังงานไปยังพื้นผิวของดาวแทน เหนือมวลนี้ ดาวแคระแดงจะมีบริเวณรอบแกนกลางที่ไม่มีการพาความร้อนเกิดขึ้น[ 17 ]

อายุการใช้งานของดาวแคระแดงที่คาดการณ์ไว้ในลำดับหลักจะถูกพล็อตเทียบกับมวลของมันเมื่อเทียบกับดวงอาทิตย์[ 18 ]

เนื่องจากดาวแคระแดงมวลน้อยมีการพาความร้อนอย่างสมบูรณ์ ฮีเลียมจึงไม่สะสมที่แกนกลาง และเมื่อเปรียบเทียบกับดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ เช่น ดวงอาทิตย์ พวกมันสามารถเผาผลาญไฮโดรเจนได้ในสัดส่วนที่มากกว่าก่อนที่จะออกจากลำดับหลักส่งผลให้ดาวแคระแดงมีอายุขัยโดยประมาณยาวนานกว่าอายุของจักรวาลในปัจจุบัน และดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยกว่า 0.8  M☉ ยังไม่มีเวลาที่จะออกจากลำดับหลัก ยิ่งมวลของดาวแคระแดงน้อยเท่าไร อายุขัยก็ยิ่งยาวนานขึ้นเท่านั้น เชื่อกันว่าอายุขัยของดาวฤกษ์เหล่านี้เกินกว่าอายุขัยที่คาดการณ์ไว้ 10 พันล้านปีของดวงอาทิตย์ไปเป็นกำลังสามหรือสี่ของอัตราส่วนมวลของดวงอาทิตย์ต่อมวลของพวกมัน ดังนั้น ดาวแคระแดง 0.1  M☉ อาจเผาไหม้ต่อไปได้นานถึง 10 ล้านล้านปี[ 15 ] [ 19 ]เมื่อสัดส่วนของไฮโดรเจนในดาวแคระแดงถูกบริโภค อัตราการหลอมรวมจะลดลงและแกนกลางจะเริ่มหดตัว พลังงานโน้มถ่วงที่ปล่อยออกมาจากการลดขนาดนี้จะถูกแปลงเป็นความร้อน ซึ่งถูกส่งผ่านไปทั่วดาวโดยการพาความร้อน[ 20 ]

คุณสมบัติของดาวฤกษ์ลำดับหลักประเภท M ทั่วไป[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]
ประเภทสเปกตรัม[ 24 ]มวล ( M ) รัศมี ( R ) ความสว่าง ( L ) อุณหภูมิประสิทธิผล (K) ดัชนีสี(B − V)
เอ็มโอวี0.590.5880.0693,8501.42
เอ็ม1วี0.510.5010.0463,6601.49
เอ็ม2วี0.450.4460.0293,5601.51
เอ็ม3วี0.360.3610.0163,4301.53
เอ็ม4วี0.240.2747.2 × 10 −33,2101.65
เอ็ม5วี0.1550.1963.0 × 10 −33,0601.83
เอ็ม6วี0.1050.1371.0 × 10 −32,8102.01
เอ็ม7วี0.0900.1206.5 × 10 −42,6802.12
เอ็ม8วี0.0860.1145.1 × 10 −42,5702.15
เอ็ม9วี0.0790.1023.0 × 10 −42,3802.17

จากการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ มวลขั้นต่ำที่ดาวแคระแดงต้องมีเพื่อวิวัฒนาการไปเป็นดาวยักษ์แดงคือ 0.25  M☉วัตถุที่มีมวลน้อยกว่า เมื่ออายุมากขึ้น อุณหภูมิพื้นผิวและความสว่างจะเพิ่มขึ้น กลายเป็นดาวแคระน้ำเงินและในที่สุดก็กลายเป็นดาวแคระขาว[ 18 ]

ยิ่งดาวฤกษ์มีมวลน้อยเท่าไร กระบวนการวิวัฒนาการนี้ก็จะยิ่งใช้เวลานานขึ้นเท่านั้น ดาวแคระแดงที่มีมวล 0.16  M☉ (ประมาณมวลของดาวบาร์นาร์ด ที่อยู่ใกล้เคียง ) จะอยู่ในลำดับหลักเป็นเวลา 2.5 ล้านล้านปี ตามด้วยดาวแคระน้ำเงินเป็นเวลา 5 พันล้านปี ซึ่งในช่วงเวลานั้นดาวฤกษ์จะมี ค่าความสว่าง ( L☉ ) หนึ่งในสามของ ดวงอาทิตย์และมีอุณหภูมิพื้นผิว 6,500–8,500 เควิน[ 18 ]

ข้อเท็จจริงที่ว่าดาวแคระแดงและดาวฤกษ์มวลน้อยอื่นๆ ยังคงอยู่ในลำดับหลัก ในขณะที่ดาวฤกษ์มวลมากได้เคลื่อนออกจากลำดับหลักไปแล้ว ทำให้สามารถประมาณอายุของกระจุกดาวได้โดยการหาค่ามวลที่ดาวฤกษ์เคลื่อนออกจากลำดับหลัก ซึ่งเป็นค่าต่ำสุดของอายุของเอกภพและยังช่วยให้สามารถกำหนดช่วงเวลาการก่อตัวของโครงสร้างต่างๆ ภายในกาแล็กซีทางช้างเผือกได้ เช่นฮาโลกาแล็กซีและจานกาแล็กซี

ดาวแคระแดงที่สังเกตพบทั้งหมดมี"โลหะ"ซึ่งในทางดาราศาสตร์หมายถึงธาตุที่หนักกว่าไฮโดรเจนและฮีเลียม แบบจำลอง บิ๊กแบงทำนายว่าดาวฤกษ์รุ่นแรกควรมีเพียงไฮโดรเจน ฮีเลียม และลิเธียมในปริมาณเล็กน้อย ดังนั้นจึงมีปริมาณโลหะต่ำ ด้วยอายุขัยที่ยาวนานมาก ดาวแคระแดงใดๆ ที่เป็นส่วนหนึ่งของดาวฤกษ์รุ่นแรก ( ดาวฤกษ์กลุ่มที่ 3 ) ควรจะยังคงมีอยู่จนถึงปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม ดาวแคระแดงที่มีปริมาณโลหะต่ำนั้นหายาก แบบจำลองที่ยอมรับกันเกี่ยวกับการวิวัฒนาการทางเคมีของจักรวาลคาดการณ์ถึงความหายากของดาวแคระที่มีโลหะต่ำเช่นนี้ เพราะเชื่อกันว่ามีเพียงดาวฤกษ์ยักษ์เท่านั้นที่ก่อตัวขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีโลหะต่ำในจักรวาลยุคแรก เมื่อดาวฤกษ์ยักษ์สิ้นสุดอายุขัยอันสั้นของพวกมันด้วย การระเบิด ซูเปอร์โนวาพวกมันจะปล่อยธาตุที่หนักกว่าออกมาซึ่งจำเป็นต่อการก่อตัวของดาวฤกษ์ขนาดเล็กกว่า ดังนั้น ดาวแคระจึงพบได้บ่อยขึ้นเมื่อจักรวาลมีอายุมากขึ้นและมีโลหะเพิ่มมากขึ้น แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วดาวแคระแดงโบราณที่มีโลหะน้อยจะมีจำนวนน้อย แต่จากการสังเกตการณ์พบว่ามีจำนวนน้อยกว่าที่คาดการณ์ไว้ ความยากลำบากในการตรวจจับวัตถุที่มีความสว่างน้อยเช่นดาวแคระแดงนั้นถูกคิดว่าเป็นสาเหตุของความคลาดเคลื่อนนี้ แต่การปรับปรุงวิธีการตรวจจับกลับยืนยันความคลาดเคลื่อนนี้[ 25 ]

ขอบเขตระหว่างดาวแคระแดงที่มีมวลน้อยที่สุดและดาวแคระน้ำตาลที่มีมวลมากที่สุดนั้นขึ้นอยู่กับค่าความเป็นโลหะอย่างมาก ที่ค่าความเป็นโลหะเท่ากับดวงอาทิตย์ ขอบเขตจะอยู่ที่ประมาณ 0.07  M☉ ในขณะที่ค่าความเป็นโลหะเป็นศูนย์ ขอบเขตจะอยู่ที่ประมาณ 0.09  M☉ ที่ค่าความเป็นโลหะเท่ากับดวงอาทิตย์ ดาวแคระแดงที่มีมวลน้อยที่สุดตามทฤษฎี จะมีอุณหภูมิประมาณ1,700  เคลวิน ในขณะที่การวัดอุณหภูมิของดาวแคระแดงในบริเวณใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์บ่งชี้ว่าดาวฤกษ์ที่เย็นที่สุดมีอุณหภูมิประมาณ 1,700 เคลวิน2,075 Kและสเปกตรัมคลาสประมาณ L2 ทฤษฎีทำนายว่าดาวแคระแดงที่เย็นที่สุดที่ความเป็นโลหะเป็นศูนย์จะมีอุณหภูมิประมาณ3,600 K.ดาวแคระแดงที่มีมวลน้อยที่สุดจะมีรัศมีประมาณ 0.09  R☉ ในขณะที่ดาวแคระแดงที่มีมวล มากกว่าและดาวแคระน้ำตาลที่มีมวลน้อยกว่าจะมีขนาดใหญ่กว่า[ 14 ] [ 26 ]

คนแคระย่อย

ดาวแคระ M บางดวงถูกจัดประเภทเป็นดาวแคระย่อยแทนที่จะเป็นดาวแคระแดง เนื่องจากมีระดับความสว่าง ต่ำกว่า คือระดับ VI พวกมันหลอมรวมไฮโดรเจนในแกนกลางเหมือนดาวฤกษ์ลำดับหลักทั่วไป แต่เนื่องจากมีโลหะ ต่ำ จึงมีความทึบแสงน้อยกว่า ทำให้รังสี โดยเฉพาะรังสีอัลตราไวโอเลต สามารถเล็ดลอดออกมาได้มากขึ้น ดังนั้นพวกมันจึงร้อนกว่าแต่สว่างน้อยกว่า โดยมีความสว่างต่ำกว่าดาวฤกษ์ลำดับหลัก ประมาณสอง แมก นิจูด [ 27 ]พวกมันพบได้น้อยกว่าดาวฤกษ์ลำดับหลักทั่วไปมาก[ 28 ]ในทางตรงกันข้าม ดาวแคระแดงเป็นดาวฤกษ์ลำดับหลักที่พบได้ทั่วไป

ดาวมาตรฐานสเปกตรัม

Gliese 623คือกลุ่มดาวแคระแดงคู่หนึ่ง โดย GJ 623a อยู่ทางด้านซ้าย และ GJ 623b ซึ่งมีความสว่างน้อยกว่า อยู่ทางด้านขวาของจุดศูนย์กลาง

มาตรฐานสเปกตรัมสำหรับดาวประเภท M มีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยตลอดหลายปีที่ผ่านมา แต่ก็เริ่มคงที่มากขึ้นตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1990 ส่วนหนึ่งเป็นเพราะแม้แต่ดาวแคระแดงที่อยู่ใกล้ที่สุดก็ค่อนข้างจาง และสีของพวกมันไม่ปรากฏชัดเจนบนฟิล์มถ่ายภาพที่ใช้ในช่วงต้นถึงกลางศตวรรษที่ 20 การศึกษาดาวแคระประเภท M ตอนกลางถึงตอนปลายมีความก้าวหน้าอย่างมากในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมานี้ ส่วนใหญ่เป็นผลมาจากการพัฒนา เทคนิค ทางดาราศาสตร์และสเปกโทรสโกปี แบบใหม่ ซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้แผ่นฟิล์มถ่ายภาพอีกต่อไป แต่พัฒนาไปใช้เซ็นเซอร์ CCD และอาร์เรย์ที่ไวต่อรังสีอินฟราเรดแทน

ระบบ Yerkes Atlas ที่ปรับปรุงใหม่ (Johnson & Morgan, 1953) [ 29 ]ระบุดาวมาตรฐานสเปกตรัมประเภท M เพียงสองดวง ได้แก่HD 147379 (M0V) และ HD 95735/ Lalande 21185 (M2V) แม้ว่า HD 147379 จะไม่ได้รับการพิจารณาว่าเป็นมาตรฐานโดยผู้เชี่ยวชาญด้านการจำแนกประเภทในสารานุกรมมาตรฐานในภายหลัง แต่Lalande 21185ยังคงเป็นมาตรฐานหลักสำหรับ M2V Robert Garrison [ 30 ]ไม่ได้ระบุมาตรฐาน "จุดยึด" ใดๆ ในกลุ่มดาวแคระแดง แต่Lalande 21185ยังคงเป็นมาตรฐาน M2V ในสารานุกรมหลายฉบับ[ 29 ] [ 31 ] [ 32 ]การทบทวนการจำแนกประเภท MK โดย Morgan & Keenan (1973) ไม่ได้มีดาวแคระแดงเป็นมาตรฐาน

ในช่วงกลางทศวรรษ 1970 ดาวแคระแดงมาตรฐานได้รับการตีพิมพ์โดย Keenan & McNeil (1976) [ 33 ]และ Boeshaar (1976) [ 34 ]แต่มาตรฐานเหล่านี้มีความเห็นไม่ตรงกันมากนัก เมื่อมีการระบุดาวที่เย็นกว่าในภายหลังในช่วงทศวรรษ 1980 เป็นที่ชัดเจนว่าจำเป็นต้องมีการปรับปรุงมาตรฐานดาวแคระแดงใหม่ กลุ่มที่หอดูดาว Steward (Kirkpatrick, Henry, & McCarthy, 1991) [ 32 ]ได้เติมเต็มลำดับสเปกตรัมตั้งแต่ K5V ถึง M9V โดยอาศัยมาตรฐานของ Boeshaar เป็นหลัก ดาวแคระประเภท M มาตรฐานเหล่านี้ส่วนใหญ่ยังคงเป็นมาตรฐานหลักมาจนถึงปัจจุบัน มีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในลำดับสเปกตรัมของดาวแคระแดงตั้งแต่ปี 1991 มาตรฐานดาวแคระแดงเพิ่มเติมได้รับการรวบรวมโดย Henry et al. (2002), [ 35 ]และ D. Kirkpatrick ได้ทบทวนการจำแนกประเภทของดาวแคระแดงและดาวมาตรฐานในโมโนกราฟของ Gray & Corbally ในปี 2009 เมื่อเร็วๆ นี้[ 36 ]ดาวแคระ M มาตรฐานสเปกตรัมหลัก ได้แก่: GJ 270 (M0V), GJ 229A (M1V), Lalande 21185 (M2V), Gliese 581 (M3V), Gliese 402 (M4V), GJ 51 (M5V), Wolf 359 (M6V), van Biesbroeck 8 (M7V), VB 10 (M8V), LHS 2924 (M9V)

การก่อตัวของดาวเคราะห์

ภาพถ่ายจานรอบดาวฤกษ์มวลน้อยHH 30 จากด้านข้าง ถ่าย ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์

ตรวจพบจานก๊าซ ( จานโปรโตแพลเนตารี ) รอบดาวฤกษ์มวลน้อยและดาวแคระน้ำตาลที่มีอายุมากถึงประมาณ 45 ล้านปี ซึ่งเป็นเรื่องผิดปกติ เนื่องจากดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่ามักจะไม่แสดงจานดั้งเดิมที่มีอายุเกิน 10 ล้านปี จานเก่าเหล่านี้ถูกเรียกว่า จานปีเตอร์แพนโดยJ0808เป็นต้นแบบ[ 37 ]การมีก๊าซอยู่ในจานเป็นเวลานานอาจทำให้เกิดการก่อตัวของโซ่เรโซแนนซ์เช่นที่เห็นในTRAPPIST-1 [ 38 ] เชื่อกันว่ามีเพียงบางส่วนเท่านั้นที่จะมีอายุยืนยาวถึงขนาดนี้ และส่วนใหญ่จะสลายไปหลังจาก 5 ล้านปี สภาพแวดล้อมอาจมีบทบาทในอายุของจาน เช่นการบินผ่านของดาวฤกษ์และการระเหยจากแสง ภายนอก ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดโพรพิลด์ที่ มีไอออน [ 39 ]จานโปรโตแพลเนตารีบางส่วนที่มองเห็นได้จากด้านข้างรอบดาวฤกษ์ M ยุคแรกๆ ได้รับการแก้ไขแล้ว เช่นTau 042021และHH 30 ภาพเหล่านี้แสดงให้เห็นเจ็ตและลมดิสก์ เมื่อไม่นานมานี้ ใน การสังเกตการณ์ NIRCamและNIRSpecลมดิสก์เป็นส่วนสำคัญในการกำจัดมวลออกจากดิสก์และการสะสมวัสดุบนพื้นผิวของดาวฤกษ์[ 40 ] [ 41 ]

การสังเกตการณ์ด้วยเครื่องมืออินฟราเรดช่วงกลางได้พัฒนาการศึกษาองค์ประกอบของส่วนด้านในของจานดั้งเดิมรอบดาวแคระ M ตอนปลาย การศึกษาพบว่ามีองค์ประกอบที่อุดมด้วยไฮโดรคาร์บอน (เช่น 2MASS J1605–1933 [ 42 ] ISO-ChaI 147 [ 43 ] J0446B [ 44 ] ) หรือ องค์ประกอบที่อุดมด้วย น้ำ (เช่นSz 114 [ 45 ] ) จานเหล่านี้แสดงแนวโน้มจาก ที่อุดมด้วย ออกซิเจนในจานที่อายุน้อยกว่าไปเป็น ที่อุดม ด้วยคาร์บอนในจานที่อายุมากกว่านอกจากนี้ยังตรวจพบซิลิเกต ในจานบางจาน [ 46 ] สิ่งนี้ได้รับการอธิบายด้วยแบบจำลองของวัสดุที่เคลื่อนตัวเข้าด้านใน ในตอนแรกก้อนกรวดที่อุดมด้วยน้ำแข็งจะเคลื่อนตัวเข้าด้านใน ทำให้ปริมาณออกซิเจนในจานด้านในเพิ่มขึ้น จากนั้นไอน้ำที่อุดมด้วยคาร์บอนจะเคลื่อนตัวเข้าด้านในและเพิ่มปริมาณคาร์บอนในจานด้านใน กระบวนการนี้มีประสิทธิภาพมากขึ้นในดาวฤกษ์มวลน้อยมาก เนื่องจากส่วนนอกที่เป็นน้ำแข็งอยู่ใกล้กับจานด้านในมากขึ้น[ 47 ]แนวโน้มของจานที่อุดมไปด้วยคาร์บอนนี้ยังพบได้ในดาวแคระน้ำตาลและวัตถุมวลระดับดาวเคราะห์ดาวแคระน้ำตาล2M1207มีจานที่อุดมไปด้วยไฮโดรคาร์บอน[ 46 ]และวัตถุมวลระดับดาวเคราะห์Cha 1107−7626ก็แสดงให้เห็นไฮโดรคาร์บอนในจานเช่นกัน[ 48 ]องค์ประกอบนี้อาจส่งผลต่อองค์ประกอบของดาวเคราะห์ที่ก่อตัวขึ้นภายในจานเหล่านี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งชั้นบรรยากาศ ของพวกมัน หากดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดาวฤกษ์สะสมชั้นบรรยากาศในช่วงต้น พวกมันอาจมีอัตราส่วน C/O ต่ำ (ปริมาณคาร์บอนต่ำ ปริมาณออกซิเจนสูง) หากพวกมันสะสมชั้นบรรยากาศในช่วงปลาย ชั้นบรรยากาศของพวกมันอาจมีอัตราส่วน C/O สูง (คล้ายกับไททัน ) [ 47 ]การกำจัดคาร์บอนออกจากของแข็งอาจส่งผลให้องค์ประกอบของของแข็ง (แกนกลาง/เนื้อใน/เปลือก) ในดาวเคราะห์หิน มีคาร์บอนต่ำ [ 43 ] [ 44 ]

หลังจากก๊าซดั้งเดิมถูกกำจัดออกไป ระบบก็จะเหลือเพียงจานเศษซากตัวอย่างของจานเศษซากรอบดาวแคระแดง ได้แก่AU Microscopii , CE AntliaeและFomalhaut C

ดาวเคราะห์

ภาพประกอบแสดงAU Micดาวแคระแดงชนิด M (สเปกตรัมคลาส M1Ve) ที่มีอายุน้อยกว่า 0.7% ของอายุของดวงอาทิตย์ บริเวณสีเข้มแสดงถึงบริเวณขนาดใหญ่คล้ายจุดบนดวงอาทิตย์

ดาวแคระแดงจำนวนมากมีดาวเคราะห์นอกระบบโคจร รอบ แต่ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่เท่าดาวพฤหัสบดีนั้นค่อนข้างหายาก การสำรวจแบบดอปเปลอร์ของดาวฤกษ์หลากหลายชนิดบ่งชี้ว่าประมาณ 1 ใน 6 ของดาวฤกษ์ที่มีมวลเป็นสองเท่าของดวงอาทิตย์มีดาวเคราะห์ขนาดเท่าดาวพฤหัสบดีอย่างน้อยหนึ่งดวงโคจรรอบ ในขณะที่ดาวฤกษ์ที่มีมวลคล้ายดวงอาทิตย์มีประมาณ 1 ใน 16 และความถี่ของดาวเคราะห์ยักษ์ที่อยู่ใกล้ (ขนาดเท่าดาวพฤหัสบดีหรือใหญ่กว่า) ที่โคจรรอบดาวแคระแดงมีเพียง 1 ใน 40 [ 49 ]ในทางกลับกัน การสำรวจ ไมโครเลนส์ บ่งชี้ว่าดาวเคราะห์มวลเท่าดาว เนปจูน ที่มีคาบ การโคจรยาวพบได้รอบดาวแคระแดงหนึ่งในสามดวง[ 50 ]การสังเกตการณ์ด้วยHARPSยังบ่งชี้เพิ่มเติมว่า 40% ของดาวแคระแดงมีดาวเคราะห์ประเภท " ซูเปอร์เอิร์ธ " โคจรอยู่ในเขตที่อยู่อาศัยได้ซึ่งมีน้ำเหลวอยู่บนพื้นผิว[ 51 ]การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ของการก่อตัวของดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์มวลน้อยทำนายว่าดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลกมีจำนวนมากที่สุด แต่ดาวเคราะห์ที่จำลองได้มากกว่า 90% มีน้ำอย่างน้อย 10% โดยมวล ซึ่งบ่งชี้ว่าดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลกจำนวนมากที่โคจรรอบดาวแคระแดงนั้นถูกปกคลุมด้วยมหาสมุทรลึก[ 52 ]

ระหว่างปี 2005 ถึง 2010 มีการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบอย่างน้อยสี่ดวง และอาจมากถึงหกดวง ที่โคจรอยู่ในระบบดาวเคราะห์ Gliese 581 ดาวเคราะห์ดวงหนึ่งมีมวลประมาณเท่าดาว เนปจูนหรือ 16 เท่า  ของมวลโลก ( M 🜨 ) มันโคจรอยู่ห่างจากดาวฤกษ์ของมันเพียง 6 ล้านกิโลเมตร (0.040  AU ) และคาดว่ามีอุณหภูมิพื้นผิว 150  °C (423  K ; 302  °F ) แม้ว่าดาวฤกษ์ของมันจะสว่างน้อยก็ตาม ในปี 2006 มีการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบที่เล็กกว่านั้นอีก (เพียง5.5  M 🜨 ) โคจรรอบดาวแคระแดงOGLE-2005-BLG-390Lมันอยู่ห่างจากดาวฤกษ์ 390 ล้านกิโลเมตร (2.6 AU) และมีอุณหภูมิพื้นผิว −220 °C (53.1 K; −364.0 °F)

ในปี 2007 มีการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะดวงใหม่ที่อาจมีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ได้ ชื่อ Gliese 581c ซึ่งโคจรรอบ Gliese 581มวลขั้นต่ำที่ผู้ค้นพบ (ทีมที่นำโดยStephane Udry ) ประมาณไว้คือ5.36 เท่า  ของมวลโลก (M🜨 )และผู้ค้นพบยังประมาณรัศมีของมันไว้ที่ 1.5 เท่าของโลก ( R🜨 ) หลังจากนั้นก็ มีการค้นพบ Gliese 581dซึ่งอาจมีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ได้เช่น กัน

Gliese 581c และ d อยู่ภายในเขตที่สิ่งมีชีวิตสามารถอาศัยอยู่ได้ของดาวฤกษ์แม่ และเป็นหนึ่งในดาวเคราะห์นอกระบบที่มีโอกาสมากที่สุดสองดวงที่สามารถอาศัยอยู่ได้เท่าที่ค้นพบมา[ 53 ] Gliese 581gซึ่งตรวจพบในเดือนกันยายน พ.ศ. 2553 [ 54 ]มีวงโคจรเกือบเป็นวงกลมอยู่ตรงกลางเขตที่สิ่งมีชีวิตสามารถอาศัยอยู่ได้ของดาวฤกษ์ อย่างไรก็ตาม การมีอยู่ของดาวเคราะห์ดวงนี้ยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่[ 55 ]

เมื่อวันที่ 23 กุมภาพันธ์ 2017 NASA ประกาศการค้นพบดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลก 7 ดวงที่โคจรรอบดาวแคระแดงTRAPPIST-1 ซึ่ง อยู่ห่างออกไปประมาณ 39 ปีแสงในกลุ่มดาวราศีกุมภ์ ดาวเคราะห์เหล่านี้ถูกค้นพบโดยวิธีการผ่านหน้า ซึ่งหมายความว่าเรามีข้อมูลมวลและรัศมีของดาวเคราะห์ทั้งหมดTRAPPIST-1e , fและgดูเหมือนจะอยู่ในเขตที่สิ่งมีชีวิตสามารถอาศัยอยู่ได้และอาจมีน้ำเหลวอยู่บนพื้นผิว[ 56 ]

ความเหมาะสมสำหรับการอยู่อาศัย

ภาพจำลองของดาวเคราะห์ที่มีดวงจันทร์บริวาร สองดวง โคจรอยู่ในเขตที่สิ่งมีชีวิตสามารถอาศัยอยู่ได้รอบดาวแคระแดง

หลักฐานสมัยใหม่ชี้ให้เห็นว่าดาวเคราะห์ในระบบดาวแคระแดงมีโอกาสน้อยมากที่จะมีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ได้ แม้ว่าจะมีจำนวนมากและอายุยืนยาว แต่ก็มีหลายปัจจัยที่อาจทำให้การดำรงชีวิตบนดาวเคราะห์รอบดาวแคระแดงเป็นไปได้ยาก ประการแรก ดาวเคราะห์ในเขตที่สิ่งมีชีวิตสามารถอาศัยอยู่ได้ของดาวแคระแดงจะอยู่ใกล้กับดาวฤกษ์แม่มากจนอาจถูกล็อกด้วยแรงโน้มถ่วง (tidally locked ) สำหรับวงโคจรเกือบเป็นวงกลม นั่นหมายความว่าด้านหนึ่งของดาวเคราะห์จะมีแสงสว่างตลอดเวลาและอีกด้านหนึ่งจะมืดสนิทตลอดเวลา ซึ่งอาจทำให้เกิดความผันแปรของอุณหภูมิอย่างมหาศาลจากด้านหนึ่งของดาวเคราะห์ไปยังอีกด้านหนึ่ง สภาพเช่นนี้ดูเหมือนจะทำให้สิ่งมีชีวิตในรูปแบบที่คล้ายกับบนโลกวิวัฒนาการได้ยาก และดูเหมือนว่าจะมีปัญหาใหญ่เกี่ยวกับชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ที่ถูกล็อกด้วยแรงโน้มถ่วงดังกล่าว นั่นคือ บริเวณที่มืดสนิทตลอดเวลาจะเย็นจัดจนก๊าซหลักในชั้นบรรยากาศแข็งตัว ทำให้บริเวณที่มีแสงสว่างแห้งแล้งและไม่มีพืชปกคลุม ในทางกลับกัน ทฤษฎีหนึ่งเสนอว่าชั้นบรรยากาศที่หนาหรือมหาสมุทรบนดาวเคราะห์อาจช่วยหมุนเวียนความร้อนรอบดาวเคราะห์ดังกล่าวได้[ 57 ]ยิ่งไปกว่านั้น แม้ว่าลักษณะของดาวแคระแดงจะทำให้พื้นผิวส่วนใหญ่ของดาวเคราะห์นั้นไม่สามารถอยู่อาศัยได้ แต่ก็ยังมีโอกาสที่สิ่งมีชีวิตจะดำรงอยู่ได้ในบริเวณที่จำกัด เช่น บริเวณเส้นแบ่งกลางวันกลางคืนของ ดาวเคราะห์ [ 58 ]

ความแปรปรวนของพลังงานที่ปล่อยออกมาจากดาวฤกษ์อาจส่งผลเสียต่อการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตได้เช่นกัน ดาวแคระแดงมักเป็นดาวฤกษ์ที่ปล่อยเปลวสุริยะ ซึ่งสามารถปล่อยเปลวสุริยะขนาดมหึมา ทำให้ความสว่างเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในเวลาไม่กี่นาที ความแปรปรวนนี้ทำให้สิ่งมีชีวิตพัฒนาและดำรงอยู่ได้ยากในบริเวณใกล้ดาวแคระแดง[ 59 ]แม้ว่าดาวเคราะห์ที่โคจรอยู่ใกล้ดาวแคระแดงอาจรักษาชั้นบรรยากาศไว้ได้แม้ว่าดาวฤกษ์จะปล่อยเปลวสุริยะ แต่การวิจัยล่าสุดชี้ให้เห็นว่าดาวฤกษ์เหล่านี้อาจเป็นแหล่งกำเนิดของเปลวสุริยะพลังงานสูงอย่างต่อเนื่องและสนามแม่เหล็กขนาดใหญ่มาก ซึ่งลดความเป็นไปได้ของสิ่งมีชีวิตอย่างที่เราทราบกันดี[ 60 ] [ 61 ]

หมายเหตุ

ดูเพิ่มเติม

แหล่งที่มา

  • Burrows, A.; Hubbard, WB; Saumon, D.; Lunine, JI (1993). "แบบจำลองดาวแคระน้ำตาลและดาวมวลต่ำมากที่ขยายเพิ่มเติม" . Astrophysical Journal . 406 (1): 158– 71. Bibcode : 1993ApJ...406..158B . doi : 10.1086/172427 .
  • "เครื่องมือวัดการแทรกสอดของ VLT วัดขนาดของ Proxima Centauri และดาวฤกษ์ใกล้เคียงอื่นๆ"หอดูดาวทางใต้แห่งยุโรป 19 พฤศจิกายน 2002 เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 3 มกราคม 2007 เรียกดูเมื่อวัน ที่ 12 มกราคม 2007
  • การค้นพบดาวเคราะห์ขนาดเท่าเนปจูนโคจรรอบดาวฤกษ์ทั่วไป บ่งชี้ว่าอาจมีดาวเคราะห์อื่นๆ อีกมากมาย
  • ดาวแปรแสง AAVSO
  • สิ่งพิมพ์เกี่ยวกับ เปลวสุริยะ โดยกลุ่มวิจัยกิจกรรมดาวฤกษ์ (UCM)
  • ดาวแคระแดง Jumk.de
  • ดาวแดงกำลังขึ้น: ดาวฤกษ์ขนาดเล็กและเย็น อาจเป็นแหล่งที่เอื้อต่อสิ่งมีชีวิต – Scientific American (พฤศจิกายน 2005)
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Red_dwarf&oldid=1357230425 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ดาวแคระแดง

ดาว แคระแดง เป็น ดาวฤกษ์ ที่มีมวลน้อยที่สุด ขนาดเล็กที่สุด ความสว่างน้อยที่สุด และอุณหภูมิต่ำที่สุดใน ลำดับหลัก ดาวแคระแดงเป็นดาวฤกษ์ประเภท ฟิวชัน ที่พบได้บ่อยที่สุดในกาแล็กซี...

คำนิยาม

คำว่า "ดาวแคระแดง" เมื่อใช้เพื่ออ้างถึงดาวฤกษ์นั้นไม่มีคำจำกัดความที่แน่นอน การใช้คำนี้ครั้งแรกๆ เกิดขึ้นในปี 1915 โดยใช้เพื่อเปรียบเทียบดาวแคระ "แดง" กับดาวแคระ "น้ำเงิน" ที่ร้อนกว่า [ 4 ] คำ นี้กลายเป็นคำที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย...

คำอธิบายและคุณลักษณะ

ดาวแคระแดงเป็น ดาวที่มีมวลน้อยมาก [ 15 ] ส่ง ผลให้มีแรงดันค่อนข้างต่ำ อัตราการหลอมรวมต่ำ และด้วยเหตุนี้จึงมีอุณหภูมิต่ำ พลังงานที่เกิดขึ้นเป็นผลจาก การหลอมรวมนิวเคลียร์ ของ ไฮโดรเจน เป็น ฮีเลียม โดยผ่าน ห่วงโซ่โปรตอน-โปรตอน (PP) ดังนั้น...

คนแคระย่อย

ดาวแคระ M บางดวงถูกจัดประเภทเป็น ดาวแคระย่อย แทนที่จะเป็นดาวแคระแดง เนื่องจากมี ระดับความสว่าง ต่ำกว่า คือระดับ VI พวกมันหลอมรวมไฮโดรเจนในแกนกลางเหมือนดาวฤกษ์ลำดับหลักทั่วไป แต่เนื่องจากมี โลหะ ต่ำ จึงมีความทึบแสงน้อยกว่า ทำให้รังสี โดยเฉพาะรังสีอัลตราไวโอเลต...