Pitic roșu

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

În astronomie , o pitică roșie (sau steaua MV) este o stea mică și relativ rece ( T eff ≤ 3500 K ), de tip spectral M (colorare fotosferică în galben intens portocaliu-mediu), plasată pe secvența principală a Hertzsprung- Diagrama Russell .

Acesta este cel mai răspândit tip de stea din univers : piticele roșii reprezintă cel puțin 67,5% din toate stelele prezente în Calea Lactee [1], iar studiile recente indică faptul că pot ajunge până la 80% [2] . Au mase cuprinse între 0,4 și 0,08 mase solare , care este limita minimă pentru ca o stea să poată fi numită astfel: sub această limită, de fapt, condițiile de temperatură și presiune nu sunt create pentru a declanșa reacțiile de fuziune ale stelei. Hidrogen în heliu . Sub această masă limită se află piticii bruni , obiecte care posedă o masă prea mică pentru a realiza fuziunea nucleară, dar totuși semnificativ mai mare decât cea a unei planete. [1]

Caracteristici


Se crede că piticii roșii, având în vedere abundența lor în galaxia noastră (sau cel puțin în vecinătatea Soarelui ), sunt cel mai răspândit tip de stea din univers . [1] Proxima Centauri , cea mai apropiată stea de sistemul solar , este o pitică roșie (clasa M5, magnitudine aparentă 11,05), la fel ca douăzeci din cele treizeci de stele cele mai apropiate de Pământ . Cu toate acestea, datorită luminozității reduse, piticii roșii singuri nu sunt ușor de observat, atât de mult încât sunt complet invizibili cu ochiul liber [3] . Chiar și în vecinătatea Soarelui, nu toți piticii roșii au fost descoperiți până acum.

Piticii roșii sunt stele cu masă redusă, în general nu mai mult de 40% din masa stelei noastre, Soarele. [4] Ca rezultat, acestea posedă temperaturi nucleare relativ scăzute, suficient cât să aibă loc deoarece fuziuneahidrogenului în heliu prin lanțul proton-proton . Din acest motiv, piticii roșii emit o cantitate slabă de lumină , adesea mai mică de o zecime din mișcarea radiației emise de Soare; chiar și cele mai mari pitice roșii au maximum 10% din luminozitatea solară . [5]

În general, piticii roșii transportă energia produsă în nucleu la suprafață prin mișcări convective . Convecția este de fapt un avantaj față de alte metode de transport al energiei (cum ar fi conducerea sau radiația ) datorită opacității straturilor interioare ale stelei, care au o densitate relativ mare pentru temperatura respectivă. [6]

Durata secvenței principale a unei pitice roșii în comparație cu propria masă în raport cu masa solară.[7]

Prin urmare, deoarece piticii roșii sunt complet convectivi, heliul nu se acumulează imediat într-un nucleu inert și, prin urmare, în comparație cu alte stele mai masive, cum ar fi Soarele, acestea topesc o cantitate proporțional mai mare de hidrogen înainte de a părăsi secvența principală . Drept urmare, durata ciclului de viață al unei pitice roșii ar fi cu mult superioară „ vârstei universului ; prin urmare, stelele cu mase mai mici de 0,8 M nu au avut încă timp să părăsească secvența principală.[7] De fapt, cu cât masa piticii roșii este mai mică, cu atât va fi mai lungă durata ciclului său de viață. Se crede că durata evoluției unei pitice roșii este mai mare decât cea a Soarelui cu un factor egal cu a treia sau a patra putere a raportului dintre masa Soarelui și masa piticului roșu; deci, secvența principală a unei pitici roșii de 0,1 M poate dura 10 miliarde (10 13 , 10 000 miliarde) de ani. [4] [8] Pe măsură ce cantitatea de hidrogen din stea scade, rata reacțiilor nucleare încetinește progresiv pe măsură ce nucleul începe să se contracte. Energia gravitațională generată de această contracție este convertită în energie termică , care este adusă la suprafață prin convecție. [9]

Impresia artistului despre un pitic roșu.

Faptul că piticii roșii și alte stele de masă mică sau medie (cum ar fi piticii portocalii sau piticii galbeni ) rămân în secvența principală în timp ce stelele mai masive își continuă evoluția în ramura giganților ne permite să estimăm vârsta grupurilor. preliminar determinarea masei stelelor individuale. Aceste estimări ne permit, de asemenea, să datăm unele structuri ale galaxiei , cum ar fi halou sau planul galactic .

Un mister care nu a fost încă rezolvat se referă la absența piticilor roșii săraci în metal ( elementele mai grele decât hidrogenul și heliul). Modelele fizico-matematice dezvoltate pe evoluția cosmică sugerează că prima generație de stele consta doar din hidrogen, heliu și urme de litiu (elemente produse în nucleosinteza primordială ). Dacă ar fi existat pitici roșii printre aceste stele primitive, ar fi observabile și astăzi; cu toate acestea, niciuna dintre ele nu a fost încă identificată. O posibilă explicație pentru această lipsă este că în astfel de condiții de abundență a elementelor se pot dezvolta numai stele foarte masive, așa-numitele stele de populație III , care și-au ars rezervele de hidrogen foarte repede, eliberând, după sfârșitul lor, elementele grele care permiteau formarea primilor pitici. Explicațiile alternative, cum ar fi cea care ar avea piticele roșii sărace în metale mult mai slabe și mai rare din punct de vedere numeric, sunt considerate mult mai puțin probabile, deoarece par să se opună modelelor evoluției stelare. [10]

Spectrul unui pitic roșu de clasa M6 V.

Evoluția secvenței post-principale

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Piticul albastru (etapa evolutivă) .

Atâta timp cât fuziunea, în interiorul piticii roșii, continuă încet și mișcările convective amestecă materia din interiorul stelei, steaua rămâne în secvența principală. [11]

Stelele cresc în luminozitate pe măsură ce îmbătrânesc, iar o stea mai strălucitoare trebuie să-și radieze energia mai repede și mai intens pentru a menține echilibrul. Pentru a face acest lucru, stelele mai mari decât piticii roșii își extind volumul și suprafața radiantă , evoluând spre giganți roșii . Cu toate acestea, se crede că piticii roșii, în loc să se extindă în giganți, măresc viteza reacțiilor nucleare cu creșterea consecventă a temperaturilor de suprafață a acestora, asumând în consecință o culoare mai albăstruie. [11] Piticii albastri vor evolua apoi în pitici albi de îndată ce hidrogenul lor va fi complet epuizat. [11]

Sistemele planetare

Impresia artistului asupra unei planete care orbitează o pitică roșie.

La începutul secolului al XXI-lea au fost descoperite mai multe planete extrasolare pe orbită în jurul piticului roșu. În 2005, o planetă de masă comparabilă cu Neptun ( Gliese 581 b , aproximativ 17 M ) a fost descoperită în jurul stelei Gliese 581 , care o orbitează la o distanță medie de doar 6 milioane km (0,04 UA ); dată fiind proximitatea și în ciuda slăbiciunii stelei, planeta are o temperatură de suprafață de 150 ° C. În 2006, o planetă și mai puțin masivă ( OGLE-2005-BLG-390Lb , doar 5,5 M ) a fost descoperită în jurul piticului OGLE-2005-BLG-390L ; orbitează în jurul stelei la o distanță de aproximativ 390 milioane km (2,6 UA) și are o temperatură de suprafață foarte scăzută, care corespunde la -220 ° C (56 K ).

În 2007, a fost descoperită o a doua planetă potențial locuibilă pe orbită în jurul Gliese 581, Gliese 581 c . Cu o masă estimată de descoperitori (un grup de astrofizicieni conduși de Stéphane Udry ), care corespunde la 5,03 M , la acel moment Gliese 581 c era cea mai puțin masivă exoplanetă care orbita o stea de secvență principală. [12] Descoperitorii au estimat că planeta este de 1,5 ori raza planetei noastre.
Planeta este situată în așa-numita „ zonă locuibilă ” din Gliese 581, adică la o distanță astfel încât orice apă prezentă pe suprafața planetei poate fi în stare lichidă . [13]

După lansarea telescopului spațial Kepler și creșterea progresivă a tehnologiei telescopului de la sol, au fost descoperite numeroase planete în jurul piticilor roșii; fiind numeroase, majoritatea planetelor terestre au fost descoperite în jurul acestui tip de stele. În 2019, a fost descoperită Teegarden b , o planetă cu o masă cu doar 5% mai mare decât a Pământului care orbitează o mică pitică roșie, steaua Teegarden . [14]

Habitabilitate

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Habitabilitatea sistemelor planetare pitice roșii .
Impresia artistului despre Gliese 581 c , una dintre primele planete descoperite cu proprietăți similare cu cele ale Pământului.

Locuibilitatea sistemelor pitice roșii este un subiect de dezbatere în rândul astrofizicienilor și astrobiologilor . [15] În ciuda numărului lor mare și a duratei mari a ciclului lor de viață, există mai mulți factori care ar afecta dezvoltarea vieții pe o planetă care orbitează o pitică roșie. În primul rând , planetele din zona locuibilă a unei pitice roșii ar trebui să fie atât de aproape de stea încât să fie afectate de interacțiunile de maree ale stelei, care ar bloca planeta pe o rotație sincronă ; aceasta ar însemna că o emisferă a planetei ar fi iluminată etern, în timp ce emisfera opusă ar fi întotdeauna în întuneric. Din acest motiv, s-ar putea crea variații termice enorme între zona umbrită și zona iluminată a planetei, ceea ce ar face dificilă evoluția formelor de viață similare celor terestre. [16] Pe de altă parte, teoriile recente sugerează că chiar și o atmosferă planetară slabă sau un ocean ar putea circula căldura în jurul planetei. [17] O altă problemă, întotdeauna legată de prezența unei orbite sincrone , ar putea duce planeta să nu aibă o magnetosferă utilă pentru protejarea atmosferei, așa cum se întâmplă pe Pământ. De-a lungul a milioane de ani, vântul solar limitat al acestui tip de stea ar putea elimina complet atmosfera planetei, făcând-o sterilă și sterilă ca și pe Marte.

Imaginea artistică a Proxima Centauri văzută pe cerul planetei sale, Proxima b .

În plus, piticii roșii emit cea mai mare parte a radiației lor la lungimile de undă ale infraroșului , în timp ce pe Pământ planta va servi în principal pe lungimi de undă vizibile . Activitatea magnetică a stelei poate avea, de asemenea, repercusiuni negative asupra dezvoltării vieții. Piticii roșii sunt adesea acoperiți de pete mari, care reduc cantitatea de radiații emise de fotosferă cu până la 40%. Există, de asemenea, câteva pitici roșii, numite stele UV Ceti (din prototipul UV Ceti ), care emit rachete colosale, care chiar dublează luminozitatea stelei într-o clipă. Această variabilitate poate afecta în mod egal dezvoltarea vieții în imediata vecinătate a stelei. Gibor Basri, de la Universitatea din California, Berkeley , consideră că o planetă aflată pe orbită strânsă în jurul unei pitici roșii își poate menține atmosfera chiar dacă steaua prezintă o mare activitate de flăcare. [16]

La 22 februarie 2017, vestea descoperirii unui sistem compus din șapte exoplanete de dimensiunea pământului care orbitează în jurul TRAPPIST-1 , o pitică roșie ultracoldă din clasa spectrală M8, la 39,5 ani-lumină distanță de sistemul solar , care poate fi observată în constelația Vărsătorului . Descoperirea a fost făcută folosind metoda de tranzit . [18] [19]

Notă

  1. ^ a b c A. Burrows, WB Hubbard, D. Saumon, JI Lunine, Un set extins de modele de stele pitice brune și cu masă foarte mică , în Astrophysical Journal , vol. 406, n. 1, 1993, pp. 158–171, DOI : 10.1086 / 172427 . Adus la 11 octombrie 2008 ( arhivat la 3 martie 2008) .
  2. ^ Miliardele de planete stâncoase în zona locuibilă din jurul piticilor roșii ai Căii Lactee , pe eso.org . Adus la 1 aprilie 2012 ( arhivat la 31 martie 2012) .
  3. ^ Ken Croswell, The Brightest Red Dwarf , la kencroswell.com . Adus la 6 iulie 2008 ( arhivat la 23 martie 2017) .
  4. ^ a b Michael Richmond, Etapele târzii ale evoluției pentru stelele cu masă redusă . Spiff.rit.edu , Rochester Institute of Technology, 10 noiembrie 2004. Accesat la 19 septembrie 2007 ( arhivat la 4 septembrie 2017) .
  5. ^ G. Chabrier, I. Baraffe, B. Plez, Mass-Luminosity Relationship and Lithium Depletion for Very Low Mass Stars , în Astrophysical Journal Letters , vol. 459, 1996, pp. L91 - L94, DOI : 10.1086 / 309951 . Adus de 2007-09-19.
  6. ^ Thanu Padmanabhan, Astrofizică teoretică , Cambridge University Press, 2001, pp. 96-99, ISBN 0-521-56241-4 .
  7. ^ a b Fred C. Adams, Gregory Laughlin; Genevieve JM Graves, Red Dwarfs and the End of the Main Sequence , Gravitational Collapse: From Massive Stars to Planets , Revista Mexicana de Astronomía y Astrofísica, pp. 46–49. Adus la 24 iunie 2008 ( arhivat la 10 august 2013) .
  8. ^ Fred C. Adams, Gregory Laughlin, Un univers pe moarte: soarta pe termen lung și evoluția obiectelor astrofizice , la arxiv.org , 1996. Accesat la 3 mai 2019 ( arhivat la 1 martie 2019) .
  9. ^ Theo Koupelis, În căutarea universului , Jones & Bartlett Publishers, 2007, ISBN 0-7637-4387-9 .
  10. ^ Gilles Chabrier, Isabelle Baraffe, Theory of Low-Mass Stars and Substellar Objects , în Revista anuală de astronomie și astrofizică , vol. 38, 2000, pp. 337–377. Adus la 6 august 2020 ( arhivat la 30 iunie 2019) .
  11. ^ a b c FC Adams, P. Bodenheimer, G. Laughlin, pitici M: formarea planetei și evoluția pe termen lung [ link rupt ] , în Astronomische Nachrichten , vol. 326, nr. 10, 2005, pp. 913–919, Bibcode : 2005AN .... 326..913A , DOI : 10.1002 / asna.200510440 .
  12. ^ Anterior, au fost descoperite și planete mai puțin masive care orbitează stele la sfârșitul evoluției lor, cum ar fi în jurul pulsarului PSR B1257 + 12 .
  13. ^ Major Discovery: New Planet Could Harbor Water and Life , pe space.com . Adus la 11 octombrie 2008 ( arhivat la 24 decembrie 2010) .
  14. ^ (EN) M. Zechmeister și colab. , Doi candidați la planetă cu masă de Pământ temperat în jurul Stelei lui Teegarden , pe aanda.org , Astronomy and Astrophysics , 1 iulie 2019.
  15. ^ Ken Croswell, Red, dispus și capabil , de newscientist.com , New Scientist , 27 ianuarie 2001. Accesat la 5 august 2007 ( arhivat la 11 martie 2012) .
  16. ^ a b Red Star Rising: Stelele mici și reci pot fi puncte fierbinți pentru viață , pe sciam.com , Scientific American , noiembrie 2005. Accesat la 11 octombrie 2008 (arhivat din original la 12 octombrie 2007) .
  17. ^ M Dwarfs: The Search for Life is On, Interview with Todd Henry , on astrobio.net , Astrobiology Magazine, 29 August 2005. Accesat la 5 august 2007 ( arhivat la 11 martie 2012) .
  18. ^ Michaël Gillon și colab. , Șapte planete terestre temperate în jurul stelei pitice ultracool din apropiere TRAPPIST-1 ( PDF ), vol. 542, 23 februarie 2017, pp. 456-460, DOI : 10.1038 / nature21360 .
  19. ^ Telescopul NASA dezvăluie cel mai mare lot de planete de dimensiuni ale Pământului, în zone habitabile în jurul unei singure stele , la nasa.gov , 22 februarie 2017. Adus 22 februarie 2017 .

Bibliografie

  • (EN) Martin Schwarzschild, Structura și evoluția stelelor, Princeton University Press, 1958, ISBN 0-691-08044-5 .
  • ( RO ) Robert G. Aitken, The Binary Stars , New York, Dover Publications Inc., 1964.
  • ( EN ) Victor G. Szebehely, Richard B. Curran, Stabilitatea sistemului solar și a corpurilor sale naturale și artificiale minore , Springer, 1985, ISBN 90-277-2046-0 .
  • ( EN ) CJ Lada, ND Kylafits, The Origin of Stars and Planetary Systems , Kluwer Academic Publishers, 1999, ISBN 0-7923-5909-7 .
  • H. Reeves, Evoluția cosmică , Milano, Rizzoli - BUR, 2000, ISBN 88-17-25907-1 .
  • (EN) Pickover Cliff, The Stars of Heaven , Oxford, Oxford University Press, 2001, ISBN 0-19-514874-6 .
  • A. De Blasi, Stelele: naștere, evoluție și moarte , Bologna, CLUEB, 2002, ISBN 88-491-1832-5 .
  • AA.VV, Universul - Marea enciclopedie a astronomiei , Novara, De Agostini, 2002.
  • M. Hack, O viață printre stele , ediția a III-a, Roma, Di Renzo Editore, 2006, ISBN 88-8323-163-5 .
  • J. Gribbin, Enciclopedia astronomiei și cosmologiei , Milano, Garzanti, 2005, ISBN 88-11-50517-8 .
  • W. Owen, și colab., Atlasul ilustrat al universului , Milano, Il Viaggiatore, 2006, ISBN 88-365-3679-4 .
  • J. Lindstrom, Stele, galaxii și mistere cosmice , Trieste, Editorial Science, 2006, ISBN 88-7307-326-3 .
  • C. Abbondi, Univers în evoluție de la nașterea până la moartea stelelor , Sandit, 2007, ISBN 88-89150-32-7 .

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității GND ( DE ) 4178529-0