Nain rouge

Le prochain Nwarf Centauri fait partie du système d'étoiles Alfa Centauri dans la constellation du Centaure. Source: ESA / Hubble & NASA via Wikimedia Commons.

Qu'est-ce qu'un nain rouge?

Ongle Nain rouge C'est une petite étoile froide dont la masse est entre 0.08 et 0.8 fois la masse du soleil. Ce sont les étoiles les plus abondantes et les plus longues de l'univers: jusqu'à trois quarts de tous connus jusqu'à présent. En raison de leur faible luminosité, ils ne sont pas observables à l'œil nu, bien qu'ils soient nombreux dans le quartier du soleil: 30 étoiles voisines, 20 sont des nains rouges. 

Le plus notable pour sa proximité avec nous est le prochain Centauri, dans la constellation de Centaur, à 4.2 années-lumière. Il a été découvert en 1915 par l'astronome écossais Robert Innes (1861-1933).

Cependant, avant que le Centauri suivant ne soit découvert, le télescope de l'astronome français Joseph de Lalande (1732-1802) avait déjà trouvé le nain rouge Lalande 21185, dans la constellation du maire de l'OSA.

Le terme "nain rouge" est utilisé pour nommer plusieurs types d'étoiles, y compris ceux avec des naines spectrales de type K et M, ainsi que des naines brunes, des étoiles qui ne sont pas vraiment telles, car elles n'ont jamais eu assez de masse pour démarrer leur réacteur interne.

Les types spectraux correspondent à la température de surface de l'étoile, et sa lumière se décompose dans une série très caractéristique de rayures. 

Par exemple, le type spectral K a entre 5000 et 3500 K de température et correspond aux étoiles jaunes-orange, tandis que la température du type M est inférieure à 3500 K et sont des étoiles rouges.

Notre soleil est spectral g, jaune et température de surface entre 5000 et 6000 K. Les étoiles avec un certain type spectral ont de nombreuses caractéristiques en commun, étant les plus décisives de tous la masse. Selon la masse d'une étoile, ce sera son évolution.

Caractéristiques des nains rouges

Image prise par Hubble. C'est l'une des plus petites étoiles de notre Voie lactée, appelée Gliese 623b ou GL 623B

Les nains rouges ont certaines caractéristiques qui différencient. Nous en avons déjà mentionné au début:

• Petite taille.
• Basse température de surface.
• Sous le rythme de la combustion des matériaux.
• Rare luminosité.

Masse

La masse, comme nous l'avons dit, est l'attribut principal qui définit la catégorie qu'une étoile atteint. Les nains rouges sont si abondants car plus d'étoiles de pâte basse se forment que des étoiles massives.

Mais curieusement, le temps qu'il faut pour former les étoiles avec peu de pâte est supérieure à celle des étoiles très massives. Ceux-ci deviennent beaucoup plus difficiles parce que la force de gravité qui compacte la question au centre est plus grande, car plus de masse existe. 

Le soleil, l'étoile naine rouge Gliese 229a, le nain brun teide 1, le nain brun gliese 229b, le nain brun nain 1828 + 2650 et la planète Jupiter est montrée

Et nous savons qu'une certaine quantité de masse critique est nécessaire pour que la température soit appropriée, afin de démarrer les réactions de fusion. De cette façon, l'étoile commence sa vie adulte.

Le soleil avait besoin de dizaines de millions d'années pour se former, mais une étoile à 5 heures nécessite moins d'un million d'années, tandis que les plus massives peuvent commencer à briller par centaines de milliers.

Température

La température de surface est, comme une autre caractéristique importante est déjà dit qui définit les nains rouges. Il doit être inférieur à 5000 K, mais pas moins de 2000 K, sinon il fait trop froid pour être une vraie étoile.

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Les objets étoiles à température inférieurs à 2000 K ne peuvent pas avoir de noyau de fusion et ce sont des étoiles abandonnées, qui n'ont jamais atteint la masse critique: les nains bruns.

Une analyse plus approfondie des lignes spectrales peut assurer la différence entre le nain rouge et le nain brun. Par exemple, les indications de lithium indiquent le fait qu'il s'agit d'un nain rouge, mais s'il s'agit de méthane ou d'ammoniac, c'est probablement un nain brun.

Types spectraux et diagramme Hertzsprung-Russell

Le diagramme Hertzsprung-Russell (diagramme H-R) est un graphique qui montre les caractéristiques et l'évolution d'une étoile selon ses caractéristiques spectrales. Cela inclut la température de surface, qui, comme nous l'avons dit, est un facteur déterminant, ainsi que sa luminosité.

Les variables qui composent le graphique sont luminosité sur l'axe vertical et température efficace Dans l'axe horizontal. Il a été créé indépendamment au début du 20e siècle par les astronomes Ejnar Hertzsprung et Henry Russell.

Diagramme H-R montrant les nains rouges dans la séquence principale, dans le coin inférieur droit. Source: Wikimedia Commons. Que [cc par 4.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / par / 4.0)].

Selon leur spectre, les étoiles sont regroupées selon la classification spectrale de Harvard, indiquant la température de l'étoile dans la séquence de lettres suivante:

O b a f g k m

Il commence par les étoiles les plus chaudes, celles du type ou, tandis que les plus froides sont celles de type M. Dans l'image supérieure, les types spectraux sont au bas du graphique, sur la barre colorée du bleu à gauche jusqu'à ce que vous atteigniez la droite à droite.

Dans chaque type, il existe des variations, car les lignes spectrales ont une intensité différente, alors chaque type est divisé à son tour en 10 sous-catégories, indiqué par des nombres de 0 à 9. Plus le nombre est bas, le plus chaud est l'étoile. Par exemple, le soleil est de type G2 et le prochain centauri est M6. 

La région centrale du graphique, qui fonctionne sous la forme d'une diagonale approximative est appelée Séquence principale. La plupart des étoiles sont là, mais leur évolution peut les conduire à partir et à être situées dans d'autres catégories, telles que le géant rouge ou nain ou le nain blanc. Tout dépend de la masse de l'étoile.

La vie des nains rouges prend toujours. Mais dans cette classe, il y a aussi des étoiles superggentes telles que Betelgeuse et Antares (jusqu'à la droite du diagramme H-R).

Évolution

La vie de toute étoile commence par l'effondrement de la matière interstellaire grâce à l'action de la gravité. Alors que la question se rassemble, se tourne plus vite et s'est emballé en formant un album, grâce à la conservation de l'élan angulaire. Au centre se trouve le protoestrella, l'embryon pour parler de la future étoile.

À mesure que le temps, la température et la densité passent augmentent, jusqu'à ce qu'une masse critique soit atteinte, dans laquelle le réacteur de fusion commence son activité. C'est la source d'énergie de l'étoile en son temps à venir et nécessite une température dans le noyau d'environ 8 millions de K.

L'allumage dans le noyau stabilise l'étoile, car il compense la force gravitationnelle, conduisant à l'équilibre hydrostatique. Pour cela, une masse entre 0 est nécessaire.01 et 100 fois la masse du soleil. Si la pâte est plus grande, une surchauffe provoquerait une catastrophe qui détruirait le protoestrella.

Peut vous servir: loi ohm: unités et formules, calcul, exemples, exercices Dans un nain rouge, la fusion de l'hydrogène dans le noyau équilibre la force de gravité. Source: F. Zapata.

Une fois le réacteur de fusion lancé et que l'équilibre a été atteint, les étoiles vont à la séquence principale du diagramme H-R. Les nains rouges émettent de l'énergie très lentement, donc la fourniture d'hydrogène dure beaucoup. La façon dont un nain rouge émet de l'énergie convection. 

Une conversion d'hydrogène d'hélium qui produit de l'énergie est effectuée dans les nains rouges par Chaînes de proton-proton, Une séquence dans laquelle un ion hydrogène fusionne avec un autre. La température influence grandement la façon dont cette fusion est effectuée.

Une fois l'hydrogène épuisé, le réacteur étoile cesse de fonctionner et le processus de refroidissement lent commence.

Chaîne de protón-proton

Cette réaction est très fréquente dans les étoiles qui sont simplement incorporées dans la séquence principale, ainsi que dans les nains rouges. Cela commence comme ceci:

¹ ₁H + ¹₁H → ²₁H + E⁺ + ν

Où est⁺ C'est un positron, identique à tout à l'électron, à moins que sa charge ne soit positive et ν C'est un neutrino, une particule légère et insaisissable. Pour sa part ²₁H est un deutérium ou d'hydrogène lourd.

Ensuite, cela arrive:

¹ ₁H + ²₁H → ³₂He + γ

Dans ce dernier, γ symbolise un photon. Les deux réactions se produisent deux fois, pour donner lieu à:

³₂Il + ³₂I → ⁴₂He + 2 (¹ ₁H)

Comment l'étoile génère-t-elle l'énergie? Eh bien, il y a une légère différence dans la masse des réactions, une petite perte de masse qui est transformée en énergie selon la célèbre équation d'Einstein:

E = MC² 

Comme cette réaction se produit d'innombrables fois impliquant une immense quantité de particules, l'énergie obtenue est énorme. Mais ce n'est pas la seule réaction qui se déroule à l'intérieur d'une étoile, bien que la plus fréquente des nains rouges.

Temps de vie d'une étoile

Conception artistique d'une planète avec deux exolons en orbite dans la zone habitable d'un nain rouge

Le moment où une étoile vit dépend également de sa masse. L'équation suivante est estimée de ce temps:

T = m^-2.5

Ici, c'est le temps et m la masse. L'utilisation de majuscules est appropriée, au fil du temps et à l'énormité de la masse.

Une étoile comme le soleil vit environ 10.000 millions d'années, mais une étoile de 30 temps. Quoi que ce soit une éternité pour les humains.

Les nains rouges vivent beaucoup plus que cela, grâce à la parcimonie avec laquelle ils dépensent leur combustible nucléaire. Pour les fins de temps que nous l'expérions, un nain rouge dur pour toujours, car le temps nécessaire pour épuiser l'hydrogène central dépasse l'âge estimé de l'univers. 

Aucun nain rouge n'est encore mort, donc tout ce qui peut être spéculé sur combien ils vivent et quelle sera leur fin, est due aux simulations informatiques de modèles créés avec les informations à leur sujet.

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Selon ces modèles, les scientifiques prédisent que lorsqu'un nain rouge épuisera l'hydrogène Nain bleu. 

Personne n'a jamais vu une étoile de cette classe, mais à mesure que l'hydrogène se termine, un nain rouge ne se développe pas jusqu'à ce qu'une étoile géante rouge devienne, car notre soleil le fera un jour. Il augmente simplement sa radioactivité et avec elle sa température de surface, devenant bleu.

Composition des nains rouges

Conception artistique d'un nain rouge, en particulier l'étoile de Barnard

La composition des étoiles est très similaire, pour la plupart, ce sont d'énormes boules d'hydrogène et d'hélium. Ils conservent une partie des éléments qui étaient présents dans le gaz et la poussière qui leur ont donné naissance, ils contiennent également des traces des éléments que les étoiles précédentes ont contribué à créer.

Par conséquent, la composition des nains rouges est similaire à celle du soleil, bien que les lignes spectrales diffèrent considérablement en raison de la température. Donc, si une étoile a des lignes d'hydrogène faibles, cela ne signifie pas qu'il manque de cet élément.

Dans les nains rouges, il y a des traces d'autres éléments plus lourds, auxquels les astronomes appellent des "métaux".

En astronomie, cette définition ne coïncide pas avec ce qui est couramment compris comme du métal, car ici, il est utilisé pour se référer à n'importe quel élément, à l'exception de l'hydrogène et de l'hélium.

Entraînement

La Terre, Mars et les planètes du système solaire par rapport aux exoplanètes Kepler-20E et Kepler-20F

Le processus de formation des étoiles est complexe et affecté par de nombreuses variables. Il y a beaucoup qui est encore inconnu de ce processus, mais il est censé être le même pour toutes les étoiles, comme décrit dans les segments précédents.

Le facteur qui détermine la taille et la couleur d'une étoile, associée à sa température, est la quantité de matière qu'il parvient à ajouter grâce à la force de la gravité. 

Un problème qui inquiète les astronomes et qui n'est toujours pas élucidé est le fait que les nains rouges contiennent des éléments plus lourds que l'hydrogène, l'hélium et le lithium. 

D'une part, la théorie du Big Bang prédit que les premières étoiles formées ne doivent être composées que des trois éléments plus légers. Cependant, des éléments lourds ont été détectés dans les nains rouges. 

Et si aucun nain rouge n'est encore mort, cela signifie que les premiers nains rouges qui se sont formés doivent être là quelque part, tous composés d'éléments légers.

Ensuite, des nains rouges ont été formés plus tard, car la présence d'éléments lourds dans leur création est nécessaire. Ou qu'il y a des nains rouges de première génération, mais qui étant si petits et avec une si petite luminosité, ils n'ont pas encore été découverts.

Exemples de nains rouges

Centauri suivant

L'impression artistique de Centauri B suivant s'est montré hypothétiquement comme un plus grand et plus superficiel rocheux et aride. Source: ESO / M. Kornmesser, CC par 4.0, via Wikimedia Commons

C'est 4.2 années-lumière et a un équivalent de masse à une huitième partie du soleil, mais 40 fois plus dense. A ensuite un champ magnétique intense, ce qui le rend sujet à large.

Next a également au moins une planète connue: le prochain Centauri B, sorti en 2016. Mais on pense qu'il a été rasé par les fusées éclairantes que l'étoile émet fréquemment, il est donc peu probable que les maisons de vie, du moins pas comme celle que nous connaissons, parce que les émissions d'étoiles contiennent des rayons X contiennent.

Étoile de Barnard

Comparaison des tailles entre le soleil, l'étoile de Barnard et la planète Jupiter. Source: Wikimedia Commons.

C'est un nain rouge très proche, à 5.9 années-lumière, dont la caractéristique principale est sa grande vitesse, à environ 90 km / s en direction du soleil. 

Il est visible à travers des télescopes et aussi près, il est également enclin à ressentir des fusées éclairantes et des éclats. Récemment, une planète a été découverte par la star de Barnard en orbite.

Étoile Teegarden

Diagramme de la structure probable du système stellaire Teegardens 12 années-lumière de la Terre comme comprise en 2019. Source: DARC 12345, CC0, via Wikimedia Commons

Ce nain rouge de seulement 8% de la masse du soleil est dans la constellation du Bélier et ne peut être vu qu'avec des télescopes puissants. Il fait partie des étoiles les plus proches, à une distance d'environ 12 années-lumière.

Il a été découvert en 2002 et en plus d'avoir un propre mouvement remarquable, il a apparemment des planètes dans la zone habitable si appelée.

Loup 359

Loup 359

C'est un nain rouge variable dans la constellation de Leo et distant près de 8 années-lumière de notre soleil. Étant une étoile variable, sa luminosité augmente périodiquement, bien que ses tripes ne soient pas aussi intenses que celles du Centauri suivant.