03.01 较大的红矮星的宜居带,其相关条件环境是否比太阳系的宜居带更好、更稳定?

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红矮星是数量最多的恒星,它们的质量都很小,通常都比太阳的质量小得多,最大的也不过太阳质量的一半,也是由于它们的质量都很小,所以内部聚变反应不剧烈,这也导致红矮星的表面温度很低,通常在2000到5000摄氏度之间,也由于其表面温度太低,所以红矮星的光亮不是很亮,我们的地球上不用望远镜的话,看不到任何一个红矮星,即便是距离我们最近的恒星比邻星,它也是一个红矮星,只有4.22光年的距离,然而我们却看不到它。

对行星生命形成来说,红矮星有利的一个条件是它的寿命很长,可以给生命演变以足够的时间,但是也由于红外线的热量辐射少,光照不强,所以红矮星的宜居带要比太阳这样的黄黄矮星距离主序星近得多,据说距离只有太阳宜居带的1/10左右,并且范围也比太阳的宜居带要窄,这样的位置其实不利于恒星的自转,因为他们距离主序星太近,很容易被潮汐锁定,这样的话就只能用一面向着红矮星,也就不会像地球这样有自转,可以全球都适合生命生存了。被潮汐锁定的行星将会出现一面黑夜一面白天,也只有在白天和黑夜交界的地方,才可能出现良好的生态环境,适合生命生存繁衍。


还有不利的一点是红矮星的恒星风非常强烈,这是因为红矮星由于内部核聚变活动比较小,所以它的表面就比较冷,导致表面活动性不强,这样一来,它内部的核聚变产生的热量就不容易到达表面,必须找到突破口才能喷发出去,这样红矮星的耀斑,发出的恒星风就会像火山喷发一样强劲,而红矮星的宜居带又非常近,宜居带中的行星遭受到这样强烈的恒星风,即便行星与地球这样的磁场,其生态环境也容易遭受毁灭性打击,所以即便有生物也很容易被灭绝。

不过有的红矮星会有恒星活动趋向于温和的阶段,这样的阶段是有利于宜居带中行星上的生命形成的。

另外我们也不能只以地球生命标准去衡量其他行星上的生命标准,也许红矮星的行星上的生命体不怕电磁辐射和紫外线照射呢?!


科普大世界


先说一下什么是宜居带?

宜居带是一个适宜于生命繁衍的地带。有两个层次的定义:

一是指大星系中能产生生命的地带,这个地带不能太靠近星系的中心,因为星系中心的天体太过密集,超新星爆炸、彗星撞击、黑洞等都会对生命产生造成灾难性影响。也不能离星系中心太远,这里缺乏组成岩石行星的重元素。

二是指恒星系中适宜产生生命的地带。不能离恒星太近,这里光照强度太大,也不能太远。太阳系的宜居带在0.725至3.0天文单位之间(这个说法争议很大,更狭义的为0.99至1.70个天文单位)。当然,在这个宜居带中的行星必须是岩石行星、有合适的大气层、液态水等,非常的苛刻。当然如果要产生智慧生命,这个条件会更加苛刻……


深绿色代表狭义的宜居带,浅绿色代表广义的宜居带,红色直线一格表示一个天文单位。

什么是红矮星?

红矮星的大小约为太阳质量的三分之一,由于其质量较低,所以其内部的核聚变反应效率也低。其寿命也长得吓人,长达数千亿年。太阳的寿命大约100亿年,宇宙到目前也才138亿岁。所以,现在的红矮星都在它的幼儿期。它在生命的末期也不会膨胀成一个红巨星,而是慢慢的燃烧完氢元素。

红矮星数量大约占恒星的73%。离太阳最近的65颗恒星中有50颗是红矮星。


各种质量恒星系的宜居带对比

由于红矮星的核聚变反应慢,其光照强度也非常低,最低大约为太阳的万分之一。所以它的宜居带必须更加靠近恒星。

综上所述,宜居带只与光照强度有关系,红矮星的宜居带比较靠近恒星。由于红矮星的生命周期非常长,它的宜居带可以存在上千亿年,较之太阳系应该是更加稳定。


讲科学堂


红矮星是一类质量最小的恒星,即便最重的红矮星,其质量也只有太阳的一半。对于质量越小的恒星,其核聚变反应速率越慢,所以寿命也更长。红矮星的最大特点是能够存在极长的时间,最少也有几百亿年。由于红矮星能够长期处于主序阶段,似乎这使得它周围的宜居带可以长期保持稳定,所以也更有可能让位于宜居带中的行星上孕育出生命。

然而,除了具有很长的寿命之外,红矮星的其他方面其实并不利于生命的演化。首先,红矮星质量较小,核聚变反应不剧烈,使其表明温度较低,一般都会比太阳更低一千度以上。这意味着只有在足够靠近红矮星的地方,行星上的温度才能达到适合液态水存在的地步。据估计,红矮星的宜居带比太阳系的宜居带近了至少10倍。在如此近的距离下,经过长期的潮汐作用之后,宜居带中的行星将会被潮汐锁定,导致一半的星球始终是白昼,另一半的星球始终是黑夜。在这种情况下,可能只有白昼和黑夜交界处的一小部分区域内才有适合的温度。

另一方面,红矮星往往具有很强的活动性,它们所产生的耀斑和恒星风要比太阳强得多。由于宜居带中的行星靠近红矮星,这会导致这些行星会不断遭受强烈的电磁辐射,从而使它们的宜居性存在很大的问题。不久前,天文学家观测到比邻星能够产生超强耀斑,这很可能会导致周围的行星变得不宜居。

事实上,质量大于红矮星,但又比像太阳这样的黄矮星更小的橙矮星,可能拥有比太阳系更好的宜居带。因为这种恒星的寿命很长,活动性较弱,并且宜居带距离它们较远,这些因素是周围行星上孕育出生命的基础。


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