紅矮星能夠存在上千億年,它們周圍的行星能夠誕生文明嗎?

2020-12-05 講科學堂

恆星的壽命與其質量大小息息相關。質量越大的恆星其內部的核聚變反應效率越高,其主序星階段的壽命就越短。一些大質量恆星的壽命甚至只有數百萬年。如同太陽這樣的中等質量恆星壽命在100億年左右。而一些低質量(0.50倍太陽質量以下)的恆星壽命能達到數千億年,相當於「只有」138億歲的宇宙來說,現在的這些小個頭的恆星還處於幼年期。

圖:恆星質量與壽命的關係

大多數紅矮星的質量都在太陽質量的三分之一以下,所以它們的壽命都長達上千億年。而且,由於其內部能形成充分的對流,使得氦不會在核心處堆積,它也不會在壽命末期形成巨大的紅巨星。紅矮星佔恆星數量的絕大多數,目前觀測到的比例約為73%。太陽這麼大質量的恆星比宇宙中85%的恆星都要大。

圖:紅矮星(左)與太陽的比較

由於它們釋放能量的速率較低,使得它的光度較低。這使得紅矮星的宜居帶離紅矮星的距離較近。宜居帶的位置可由下面這個公式求得:

dAU就是宜居帶的距離,單位是「天文單位」,計作AU,1天文單位就是地球到太陽的平均距離,Lstar是恆星的光度,Lsun是太陽的光度。根據這個公式可以得到下圖:

圖:光度與宜居帶的關係

從上圖可見,光度為太陽四分之一的紅矮星的宜居帶離它只有0.5個天文單位。

紅矮星由於質量較小,燃燒不穩定。有時會在數秒鐘時間內爆發出超平時千倍的亮度。由於行星宜居距離較近,這樣的爆發無疑會對行星上的生物產生致命的威脅。事實上,這樣的爆發經歷數次後,行星的大氣層、液態水就會被破壞殆盡。

圖:南門二(比鄰星),由哈勃望遠鏡拍攝

離太陽系4.22光年的比鄰星就是一顆紅矮星。在2017年3月24日,位於南美洲智利的阿塔卡馬望遠鏡就觀測到了這樣一次耀斑爆發,其亮度在10秒鐘的時間上升了1000倍,比最猛烈的太陽耀斑都還強烈10倍。位於比鄰星宜居帶的那顆行星(確實存在)即便是有大氣和海洋,都在這樣的數次爆發中破壞殆盡了。

所以,紅矮星可能並不適應生物生存,更不用說誕生文明了。

相關焦點

  • 紅矮星的壽命超過目前宇宙年齡,它們周圍會進化出超級文明嗎?
    在距離太陽10光年的空間中,包括太陽在內總計11顆恆星(主序星),其中7顆是紅矮星,都是肉眼不可見。恆星的質量越小,消耗燃料的速率越慢,它們的壽命也會越長。對於太陽這樣的恆星,其壽命大約為100億年。而對於紅矮星,它們的壽命長達數百億年,甚至上千億年。紅矮星的內部是完全對流的狀態,燃料的使用效率更高,所以可以持續燃燒十分漫長的時間。
  • 紅矮星是壽命最長的恆星,它的行星也許將成為人類最後避難所
    赫羅圖太陽這樣的恆星,壽命大約是一百億年左右,而紅矮星的壽命可以長達幾萬億年,也就是說,如果一顆紅矮星存在類地行星,只要類地行星圍繞紅矮星的軌道距離適當,這顆行星就可以持續而穩定地得到幾百上千億年的能量。
  • 這顆紅矮星的年齡直逼宇宙年齡,上面會存在外星文明嗎?
    然而宇宙中還存在著許多人類在地球上也看不到恆星,這些恆星的質量往往比太陽小。不僅如此,天文學家表示從以往的觀測情況來看,宇宙中恆星質量比太陽重的僅佔5%左右,而那些比太陽輕的恆星大多數都是紅矮星。根據保守估計,紅矮星在恆星數量中佔到了75%的比例,但它們大部分的質量還沒有太陽的一半。以太陽的「鄰居」比鄰星為例,它就是一顆肉眼不可見的典型紅矮星。
  • 紅矮星如何從食雙星獲取關鍵信息,其周圍是否存在可居住行星?
    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。
  • 如果比鄰星有文明存在並且在打仗,人類能夠坐山觀虎鬥嗎?
    人類迄今為止還沒有發現存在地外文明。但宇宙這麼大,不可能只有人類一個文明存在,因此發現外星人或叫地外文明是人們最渴望的事情。但現在人類對太空的搜尋主要是依靠望遠鏡,望遠鏡能夠發現地外文明嗎?或者說,距離我們太陽系最近的恆星~比鄰星,如果存在文明,而且正在發生戰爭,我們能看到或者了解到嗎?現在我們一起來分析一下。事實上,人類現在還很難看到太陽系以外的事物,不管是肉眼看還是用望遠鏡看,看到的恆星都只是一個亮點。
  • 地球可以維持大氣層的存在,那麼太陽系外的行星能夠積聚大氣麼?
    NASA的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡在將在2021年發射,它對天文學最令人期待的貢獻之一將是研究系外行星——繞遙遠恆星運行的行星。系外行星科學中最緊迫的問題之一是:一顆靠近紅矮星的小型巖石系外行星能否維持大氣層?下面這張圖照片展示了一顆多巖石的系外行星,圍繞著一顆紅矮星旋轉的是稀薄的雲霧狀的大氣層。
  • 為什麼說,「另一顆地球」更有可能存在於紅矮星周圍?
    但我們在克卜勒的工作中,得到了一個重大的啟發:那就是想要尋找適合生命生存的地外行星,並不一定要局限於在類日恆星周圍尋找,而那些看似矮小、昏暗的紅矮星周圍,更有可能存在著生命的聖杯。但是,在類太陽恆星周圍尋找可以存在生命的行星,其實並不是我們最佳的選擇,你可能會想:和我們太陽一樣,不是更好嗎?其實不是的,像太陽這樣的恆星存在一些弊端,並不是很好的目標。
  • 紅矮星,將會成為宇宙中最後一道光,也是人類尋找新家園的關鍵
    按照目前人類的推論,當宇宙中最後一顆紅矮星失去光芒的時候,就是宇宙陷入無窮黑暗的時候。 那麼紅矮星究竟在宇宙中是怎麼樣的存在,它對於我們來說有什麼特殊含義嗎?
  • 行星能夠比恆星大嗎?在浩瀚的宇宙空間中,任何事都有可能存在
    138億年前,一個奇點發生了大爆炸,於是宇宙誕生了。誕生後的宇宙逐漸形成了時空,空間以及各種基本物質。這些基本物質在引力的作用下不斷演化,凝聚才有了現在豐富多彩的宇宙世界。浩瀚的宇宙有很多種天體,其中恆星和行星是最為常見的兩種天體。
  • 人類是宇宙唯一文明?外星文明很有可能不存在,或還沒誕生
    那麼為什麼說外星文明是不存在的呢?科學家也給出了幾點理由。首先生命的誕生是非常艱難的,生命只會誕生在宜居星球中,並且還需要擁有大氣層、水資源以及氧氣等因素,光是這一點有很多氣態行星就已經不在考慮的範圍中了。
  • 一顆紅矮星正在接近太陽系,人類能夠應對的時間,只有150萬年
    而在我們的印象當中,像太陽這樣的恆星,似乎是不運動的,但是其實不是,宇宙當中不存在不運動的物質,而我們之所以會覺得太陽沒有運動,主要是地球本身以太陽為參照物,所以我們很難在地球上面看到太陽的運動,而事實上,如果以整個銀河系中心作為參照物,我們就能夠發現,太陽其實也一直圍繞著銀河系中心在運動。
  • 「天眼」發現,銀河系外一顆類似「眼球」的行星,或存在智慧生命
    這就涉及到我們尋找「地外生命」的一個「敲門」,那就是將天文望遠鏡鎖定在可能會誕生類似地球的星系。在茫茫宇宙之中,類地行星一般都會在類似太陽大小的恆星的周圍,因為距離恆星距離適中,可以接收到合適的光和熱,不至於過冷變成冰凍星球,或者過熱變成人間地獄。
  • 太陽只能「活」50億年,人類還能撐多久?紅矮星是最終希望嗎?
    當某一刻在他的核心區域發生了巨變,核心的氫元素開始進行核聚變釋放能量,一顆能夠發出光和熱的恆星就此誕生,我們將其稱之為太陽。此時的太陽已經進入了主序星時代,但大約在10億到20億年後,太陽會逐漸變得更大更熱。
  • 鄰近的紅矮星並不平靜,可能不適合生命存在
    這些恆星通常非常活躍,釋放出強大的太陽耀斑,使得它們附近的任何其他適宜居住的行星處於危險之中。但有一顆已知擁有行星的紅矮星Gliese 887(又名GJ 887或Lacaille 9352)似乎比大多數紅矮星更平靜,耀斑活動更少。亞利桑那州立大學(ASU)的天文學家聲稱,這對於任何一個可能存在生命的「超級地球」行星來說都是一個好消息,但現在看來這些行星可能並不像最初認為的那樣安全和平靜。
  • 靠它能計算出外星文明數量?可信嗎?
    而且,紅矮星的理論壽命最長可以達到1000億年,如果我們把目光鎖定在銀河系紅矮星身上,R*這個變量基本上能夠確定是大於1的。隨著天文觀測技術的提高,特別是2009年克卜勒太空望遠鏡投入使用後,累計發現目前可觀測到的銀河系中最穩定的紅矮星系中至少有一半存在巖石行星,其他類型的恆星系統據估計存在行星的比例不會高於紅矮星。因此這個數值不會高於0.5,甚至於在0.1—0.2之間。
  • 研究發現:佔宇宙3/4的紅矮星沒有生命,人類是孤獨的?
    這些恆星都處在銀河系,它們有些距離我們幾光年、有些數萬光年,我相信你在一瞬間會想到:這些星星周圍會不會也有一顆類似於地球的行星,上面會不會也有一個外星生命正在仰望星空,也想著同樣的問題。1000億顆恆星,在這些恆星的周圍基本上都存在著圍繞它運行的多顆行星。
  • 研究發現:佔宇宙3/4的紅矮星沒有生命,人類是孤獨的?
    這些恆星都處在銀河系,它們有些距離我們幾光年、有些數萬光年,我相信你在一瞬間會想到:這些星星周圍會不會也有一顆類似於地球的行星,上面會不會也有一個外星生命正在仰望星空,也想著同樣的問題。這樣的想法並不是你一個人的困擾,而是整個人類的困擾,乃至現在頂尖的科學家它們也為這個問題而煩惱。為什麼我們會產生這樣的困擾呢?甚至會堅定的認為地球以外就一定存在外星生命呢?
  • 人類能否生活在紅矮星附近?
    巴納德星質量約為太陽的16%,其年齡大約為100億年,是太陽年齡的兩倍多。雖然紅矮星表面溫度比太陽低得多,質量也更小,但是由於紅矮星內部核聚變速率較慢,它們的壽命可能比太陽更為長久。巴納德星是離地球最近的恆星之一,僅6光年之遙。
  • 紅矮星:外星人的藏身之地
    我們的銀河系(也許所有星系都是如此)中70%的恆星都是紅矮星,或者叫做M型矮星,它們比我們旁邊的這顆光芒四射的太陽的體積小,溫度低,也更加暗淡。它們的光芒實在是太微弱了,如果不藉助天文望遠鏡,我們不可能看到任何一顆紅矮星。
  • 這個星系團每年誕生500顆恆星,或有文明存在
    眾所周知,地球文明是太陽系目前發現的唯一生命,雖然天文學家也發現了不少「超級地球」,但是和地球相比較起來,還是差距很大。就拿比鄰星b來說,這顆星球所圍繞的主恆星是一顆紅矮星,亮度暗,溫度低,導致圍繞這顆恆星的比鄰星b出現生命的概率很低。