人類發現已知最小的恆星,到底有多小?
要是有人問你最小的恆星有多小?
現在你可以馬上搶答了:倫敦時間7月11日(本周二),劍橋大學一個研究小組剛剛宣布,發現有史以來最小一顆恆星,名叫EBLM J0555-57Ab。
它到底有多小?
半徑只有木星的84%。
(順便說下,為何要拿木星比較呢?除了木星是我們熟悉的系內最大氣態巨行星之外,更主要的原因是,由液態氫和氦構成的木星的未來歸宿就是一顆小號恆星。根據天文學家推算,30億年後,當太陽臨近暮年,木星將會演化成一顆紅矮星——太陽系同時存在兩個太陽!世界將會怎樣?自己想去吧)
我們知道,木星是太陽系體積和質量最大的行星,半徑有7萬多公里,差不多是地球半徑的11倍。這顆最小恆星的半徑是木星的84%,是地球半徑的9.3倍。要知道太陽半徑可是地球的110倍。也就是說,太陽半徑是這顆最小恆星半徑的11.7倍。
同樣是恆星,差別咋這麼大呢?
這就先要說說什麼叫做恆星?恆星,通常被定義為由引力凝聚在一起的球狀等離子體,通過熱核反應產生能量並發光發熱。這就是說,恆星內部需要達到極高的溫度和密度才能產生核聚變,質量才是關鍵。
按照質量大小,恆星大家族裡也分出三六九等,像太陽這類的恆星叫黃矮星(0.8~1.04個太陽質量),像剛剛發現的這顆最小恆星叫紅矮星(0.075~0.5個太陽質量)。
天文學家給出一個理論值,要想成為一顆恆星的最小底線——質量至少要達到太陽質量的0.07。太陽質量有1.99×10^30kg。
那麼,這顆最小恆星質量是多少呢?
0.081個太陽質量,僅僅比理論值多了一點點。
以至於,發現這顆恆星的劍橋大學卡文迪許實驗室的天文學家解釋說,如果質量稍微低一點,它核心的氫聚變反應就無法維持,而這顆恆星就會變成一顆褐矮星。
要知道,褐矮星(也叫棕矮星)就是因為沒有足夠的質量來維持熱核反應,所以有時也被叫做「失敗的恆星」。
這麼說來,最小號恆星以後可以叫它「差一點兒就失敗的恆星」啦。
事實上,這顆恆星一點用不著自卑,甚至應該傲視群雄,笑傲宇宙。為什麼呢?
就因為在恆星帝國中有一條殘酷的定律:質量越大死得越快!質量越小活得越長!
比如說,比太陽質量大30倍的叫紅超巨星,大概僅能維持100萬年穩定的發光發熱;跟太陽差不多的黃矮星可以穩定燃燒100億年;而半個太陽大的橙矮星,卻能夠在1000億年里穩定燃燒;至於0.2倍太陽質量的紅矮星更是達到10000億年的穩定期!像最小恆星只有0.081倍太陽質量的紅矮星,完全可以堅持到宇宙末日!
這背後到底是啥道理?
大恆星死得快——燃燒得快,就因為巨大的自身壓力使得內部熱核反應,呈現一種幾何級數的快速爆炸;而小恆星本身質量小,氫核和氦核受到自身的壓力則要小得多,熱核反應速度也就緩慢得多得多。
不同質量的恆星在赫羅圖上的演化軌跡
以至於現在我們還根本沒有發現任何一顆大限將至的紅矮星呢!畢竟本宇宙的年齡才138億年。這段時間比起那些動輒就是成千上萬億年的超級壽星來說,簡直彈指一揮間。
所以,要想長壽,就得瘦;要想瘦,請少吃。
說了這麼多,有人會問了:這顆最小號恆星還沒有木星大呢,天文學家又是如何發現的?
的確,發現這顆恆星不太容易。不僅距離我們遠——600光年,而且處於一個三星系統,也就是說,它跟著另外兩顆太陽大小的恆星,做著名的三體運動。要知道圍繞兩顆耀眼的亮星跑,要想發現它,並不容易。
通過歐拉和TRAPPIST天文望遠鏡觀測到這個三星系統,最小恆星幾乎看不見。
劍橋天文學家們採用凌日法,就像發現系外行星那樣,經過耐心+細心+專心,最終發現了這顆小小的恆星,結果還是一顆最小的恆星!
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