作者：石蘭（抄襲必究）
在天文術語中，紅矮星也被稱作M矮星，組成了我們銀河系中最大的恆星群，大約可以佔到恆星總量的四分之三左右。壽命最長、且相對渺小的它們，總是隱藏在黑暗的陰影中，這些微小的光點讓科學家們很難了解它們的內部信息，尤其是當距離也特別遙遠的時候。到目前為止，不管是直接觀察，還是理論模型，我們都難以就它們的大小得到一個滿意的答案，還需進一步藉助雙星系統的觀察來了解它們的內部。這樣看似常見恆星卻仍然充滿了神秘感，我們應該如何來理解紅矮星的大小？年輕的紅矮星往往會伴隨著劇烈的氣體爆發現象，它們又會對周圍剛剛起步的行星帶來哪些影響？
食雙星如何揭示紅矮星的關鍵信息
恆星的半徑需要取決於多種因素，只是其中的一些特徵會相對表現得更加明顯。比如，我們常將恆星的半徑和其質量關聯起來，通常來說，當它的半徑值越大，其質量也會相對更大。但恆星的半徑同時又取決於它的核心有多熱，以及這些熱量通過怎樣的方式轉移到太空。或許你不太明白這樣的邏輯推理原理是什麼，因為，恆星的傳輸熱量能力會決定它需要多大的面積來逃避以獲得半徑。我們可以這樣簡單舉例，如果一顆恆星的內部很複雜或不善於傳輸熱量，那麼該恆星必須擁有足夠大的面積，才能夠有效地消除所有熱量進入空間的冷真空。儘管紅矮星的體積相對較小，但這並不影響它們的核心熱度，由於其表面和內核之間的反應異常複雜，因此科學家們難以確定其表面下方究竟發生了什麼。
理論上有這樣一種理想情況，我們可以通過一組恆星來確定其金屬度、半徑、溫度和年齡，然後通過調整理論模型，以為那些恆星的內部物理學建立一個堅實的案例，然而，我們並不具備這樣的條件。掌握恆星半徑的方法太具有唯一性，我們需要通過一對恆星的正確排列，即它們會沿著我們需要的視線相互遮擋，以看到兩顆恆星在彼此前方經過時的閃爍表現。通過它們對總光量輸出的影響，以盡力地從這樣的系統中得到恆星相對準確的預估。同樣，這樣的技術還用於系外行星的尋找，以及食雙星的研究，雖然，這樣的結果並不是那麼明確，會涉及到一些不太容易的建模來處理恆星的一些本身屬性。
根據我們目前最有說服力的理論模型和紅矮星食雙星的實際觀察來看，紅矮星的真實半徑要比理論上應該擁有的半徑更大。要使同樣的恆星變得更大，那麼其核心到外部的熱量流動就會發生變化，也就是說紅矮星可能擁有更快的旋轉速率，通過其強大的磁場抑制了對流，從而使得熱量變得更加難以從內部轉移到外部，甚至攪亂了星團的形成。但通過最近的觀察結果來看，紅矮星的半徑正如我們預測的那樣，並不需要這種奇特的磁場，只是這樣的結果只是紅矮星中的四個能夠超越二元系統進行的研究，至於它們是不是特殊情況，還需要後續的進一步探索。紅矮星和星系中恆星的形成之間關係密切，因此，我們需要做的就是將理論模型和恆星的實際觀察部分相關聯，雖然這些聯繫似乎都遇到了一些麻煩。
紅矮星的哪些特徵可區別於褐矮星
紅矮星包括了銀河系中質量最小的恆星，其重量的範圍值一般處於太陽質量的7.5%到50%之間，通常它們的燃燒溫度在3500攝氏度左右，這樣相對較低的溫度意味著它們處於燃燒狀態的氫氣供應較慢，且比和它等距離的恆星看上去更加暗淡。跟主序星一樣，紅矮星的形成也始於被重力引起、在一起旋轉的氣體和塵埃，隨著中心材料的聚集和溫度達到臨界值後開始融化。之所以紅矮星比一般恆星的壽命更長，是因為其消耗了核心內外的所有氫，而其他大質量恆星卻僅僅是消耗其核心中的氫，若將其和太陽般恆星一百億年左右的壽命相比，那麼，紅矮星的壽命至少要延長數萬億年的時間。
由於褐矮星的形成方式和紅矮星一樣，因此，即使是科學家也偶爾難以將它們區分開來，那些年輕的褐矮星看上去幾乎是一樣的。眾所周知，褐矮星不是恆星，因為它們太小而從未達到融合點，科學家們便是通過測量這些天體的大氣溫度，以確定它們到底是褐矮星、還是紅矮星。沒有融化現象的褐矮星會比1727攝氏度更冷，而具有氫融合的恆星則會比2427攝氏度更溫暖。簡而言之，天體中的大氣化學物質，很多時候都可以解釋其核心正在發生的事情的線索，如果該天體是褐矮星，那麼甲烷或氨等分子便會存在於這樣的溫度下。
紅矮星爆發對行星而言意味著什麼
為了更好地了解紅矮星周圍行星的可居住性，科學家們將紅矮星分為了三個不同的年齡階段，分別是年輕、中等和古老，它們對應的時間分別為四千萬年左右、6.5億年左右，以及數十億年。可居住區本身就是一個特別具有爭議性的話題，會涉及到許多變量，比如，關係到液態地表水的存在。若將紅矮星和類太陽恆星進行對比，其恆星耀斑在紫外波長下會異常明亮，由於磁場受到了恆星大氣層運動的影響，強烈的磁場驅動了這些耀斑，當反應過程太過強烈的時候，更會釋放出巨大的能量。年輕的紅矮星總是活躍的，會產生紫外線照射，爆發出特別多的能量，大氣化學也因為它們而受到影響，而位於它們周圍的那些羽翼未豐的行星大氣層，便有可能因此而被剝離。
科學家們通過對12個四千萬年左右的紅矮星進行的爆炸頻率研究得出，這些最年輕的紅矮星的耀斑，往往要比老齡的紅矮星所發出的耀斑強烈100到1000倍。正是由於這些數據之間的差異非常巨大，年輕紅矮星的數據才顯得尤為重要。這樣強度和頻率的超級耀斑，是否可以在如此多的紫外線下照射年輕行星，以讓他們成為可居住的星球？但就我們目前的探索而言，這樣的耀斑具有從行星剝離大氣層的能力，雖然這並不能肯定是生命的厄運。我們不確定是否還存在其他可以補充行星大氣層的過程，但可以確定這一定是一個惡劣的環境。科學家們還將進一步對古老的紅矮星進行研究，並將其與中等紅矮星和年輕紅矮星進行比較，以更好地了解這些低質量的恆星，及其周圍行星紫外線輻射環境的演變過程。
紅矮星周圍是否存在著可居住行星
在不少紅矮星的周圍，科學家們都發現了行星的蹤跡，正因為紅矮星本身比我們的太陽要暗淡很多，因此，圍繞它們轉轉的小行星才變得相對更容易找到，這也是為什麼紅矮星會成為行星狩獵熱門目標的原因。截至目前，科學家們已經對許多紅矮星進行了可能的類地行星探測，儘管這些星球都不像我們所認知的那樣適合生命。在很長的一段時間裡，紅矮星都被科學家們認定為不適合居住，因為它的光和熱量都是有限的，那麼其可居住區域或周圍行星上形成水的區域會非常接近恆星，這會使行星處於恆星的有害輻射範圍之內。比如，行星或許會被鎖定，一側一直朝向太陽，而另一側則一直處於陰冷狀態。
但這樣的認知在後續的探索結果中發生了轉變，尤其是在2019年，科學家們發現了繞紅矮星TRAPPIST-1運行的七顆地球大小的行星，並通過研究表明這些行星中可能有適合生命存活的個體。研究人員表示，在大約6%的紅矮星可居住區域內，都會存在一個足夠溫暖、可能有地表液態水存在的地球一般大小的行星。當然，紅矮星最終也會像其他恆星一樣燃燒殆盡，它們的核心不再融合變成了白矮星，待所有熱量散發完全後成為所謂的黑矮星。宇宙的年齡也不過140億年左右，紅矮星需要花費數萬億年的時間來燃燒它們的燃料，而我們的太陽在幾十億年後就將變成白矮星，昏暗的紅矮星就像烏龜一樣，慢慢地在這場生存競賽中取得了勝利。