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。