編輯本段簡介

　　所謂紅紅矮星，也就是M型主序星（MV），根據(jù)赫羅圖，“紅矮星”在眾多處于主序階段的恒星當(dāng)中，其大小及溫度均相對較小和低，在光譜分類方面屬于M型。它們在恒星中的數(shù)量較多，大多數(shù)紅矮星的直徑及質(zhì)量均低于太陽的三分一，表面溫度也低于3,500 K。釋出的光也比太陽弱得多，有時更可低于太陽光度的萬分之一。又由于內(nèi)部的氫元素核聚變的速度緩慢，因此它們也擁有較長的壽命。紅矮星的內(nèi)部引力根本不足把氦元素聚合，紅矮星不會膨脹成紅巨星，而逐步收縮，直至氫氣耗盡。 　　紅矮星，其實是一種體積不太大的恒星，通常它們的質(zhì)量都不會超過太陽的一半。我們的銀河系（也許所有星系都是如此）中70% 的恒星都是紅矮星，它們比太陽的體積小，溫度低，也更加暗淡。由于輻射出的光芒實在是太為微弱，如果不借助天文望遠(yuǎn)鏡，我們不可能看到任何一顆紅矮星?？茖W(xué)家們計劃尋找的行星正是處于這樣的恒星周圍。 　　據(jù)介紹，當(dāng)“超級類地行星”運(yùn)行到紅矮星與地球之間時，會發(fā)生類似日食一樣的效應(yīng)：紅矮星發(fā)出的光線會被阻擋住一部分，而不同的行星由于體積和其與恒星的距離都不相同，因此能阻擋住的光線數(shù)量也會存在明顯差異。因此，通過觀測紅矮星亮度的變化并參考其他因素，科學(xué)家們便能夠估算出行的大小以及與恒星的距離，進(jìn)而確定其表面的溫度等重要數(shù)據(jù)。 　　其實早在2007年4月份，歐洲南方天文臺的天文學(xué)家就曾宣布，他們在距離地球20.5光年的紅矮星－－Gliese581－－的周圍，發(fā)現(xiàn)了迄今與地球最為相似的太陽系外行星。這顆行星的質(zhì)量約為地球的5倍，表面溫度可能介于0℃～40℃之間，恰好允許液態(tài)水存在于它的表面。這是科學(xué)家在太陽系外首次發(fā)現(xiàn)可能適合人類居住的行星。

編輯本段顯示特點

　　紅矮星是一類體積較小、質(zhì)量不超過太陽三分一的小型恒星?？茖W(xué)家們希望能在其附近找到所謂的“ 中轉(zhuǎn)行星”。所謂“中轉(zhuǎn)行星”，是指從地球上看，會周期性地遮擋住部分恒星光芒的一類行星。通常情況下，因“中轉(zhuǎn)行星”引起的類似日食的現(xiàn)象會阻斷住恒星所發(fā)出的大約一半光線。而由此導(dǎo)致的恒星亮度的變化可以被地球上的觀測者們所記錄到。在實施“MEarth”計劃的過程中，科學(xué)家們計劃動用八臺大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測活動，目前已經(jīng)有五臺投入了使用。 　　Gliese 581c這顆星球距離地球足有20光年之遠(yuǎn)，并選擇以它附近的一顆紅矮星作為軌道中心旋轉(zhuǎn)。這是由于紅矮星的數(shù)量很多，所以很多行星都選擇紅矮星作為軌道旋轉(zhuǎn)中心。又因為紅矮星的光線非常暗，所以圍繞它旋轉(zhuǎn)的這顆行星不會被星光所淹沒，這樣這顆行星發(fā)出的光線就很容易的被測量到。 　　這顆行星經(jīng)研究存在于紅矮星周圍的一個可居住區(qū)，通過天文望遠(yuǎn)鏡可觀測到這顆行星的表面存有一個亮點，這個亮點即星球表面存在有液體水的地方。這片可居住區(qū)距離冷星的距離與地球距離太陽一樣遠(yuǎn)。據(jù)天文學(xué)家表示，這顆在紅矮星可居住區(qū)域存在的行星，圍繞紅矮星公轉(zhuǎn)的時間為兩周。由于這顆行星離紅矮星十分近，所以在觀察的時候這顆行星與紅矮星會同時出現(xiàn)在觀察者的視線范圍內(nèi)，而且能夠被很容易的觀察到。 　　天文學(xué)家研究表示，他們發(fā)現(xiàn)宇宙中的紫外線實際上會使氧分子分離，甚至還能夠創(chuàng)造出很多的臭氧分子。經(jīng)研究，在這顆行星的大氣層上空覆蓋有一層厚厚的臭氧層，這樣就阻止了過多的紫外線照射到行星的表面。但是，當(dāng)紅矮星靜止存在時，紫外線就會相對減弱，防止紫外線的臭氧層也就會慢慢消失。

編輯本段理論證據(jù)

　　1、圍繞著一顆叫Gliese　581的紅矮星運(yùn)轉(zhuǎn)。它們之間的距離為0.07個天文單位，正好能確保581 c生成液態(tài)水并把水保持在表面。 　　2、如果它擁有地球一樣的巖石結(jié)構(gòu)，直徑可能是地球的1.5倍。如果是個“冰球”，直徑可能會更大。研究者估計，581c的重量大約是地球的5倍，表面溫度為0－40攝氏度。 　　3、581c圍繞的恒星581，其質(zhì)量是太陽的1/3，亮度只有太陽的1/50。所以它制造的“金發(fā)地帶”比太陽小。如果它尺寸、熱量和太陽一樣，那么581c就不會有今天。 　　4、581c發(fā)現(xiàn)者之一、里斯本天文臺的澤維爾·龐菲爾斯說，歐洲天文學(xué)家小組使用一種稱為HARPS(高精度徑向速度行星搜尋光譜儀)儀器觀測了100顆不同的恒星，最終發(fā)現(xiàn)了581c行星。 　　5、581c環(huán)繞恒星公轉(zhuǎn)一圈只要13天，你的年齡也會增加得更快。 　　6、581c上的重力加速度是地球上的1.6倍，坐在上面，你會感覺自己的體重增加了0.6倍。 　　7、581c距離它的恒星581的距離要比地球離太陽的距離近14倍，從581c上看，恒星在天空中的大小要比我們在地球上看到的月亮大20倍，而且會受到紅矮星的大量輻射。 　　8、581c很可能不會自轉(zhuǎn)，這樣它的一半一直是白天，另一半一直是黑夜。 　　9、581c距離地球約20.5光年，相當(dāng)于120萬億英里。從銀河系的概念上來看，距離地球不算遠(yuǎn)，581c也是距離地球最近的100顆恒星之一。

編輯本段專家看法

　　科學(xué)家們將對位于北天球的約2000個紅矮星進(jìn)行觀測。通過分析這些天體亮度的變化程度，研究人 員將能夠計算出是否有質(zhì)量在地球二至七倍之間的“中轉(zhuǎn)行星”存在于所謂的“生存區(qū)域”中(該區(qū)域與中心恒星的距離適中，有可能創(chuàng)造出與地球上類似的環(huán)境)。雖然觀測對象眾多，但據(jù)專家們估計，在上述紅矮星附近觀測到“中轉(zhuǎn)行星”的幾率只有大約百分之一。 　　盡管需要對近2000顆紅矮星進(jìn)行觀測，但參與“MEarth”計劃的科學(xué)家們指出，這項工作的投資并不需要很大，因為所動用的設(shè)備都是現(xiàn)成的，無需再向太空發(fā)射空間望遠(yuǎn)鏡。 　　此前，科學(xué)家們已經(jīng)在一顆編號為Gliese 581的紅矮星附近發(fā)現(xiàn)過一顆很可能適宜于生命存在的行星。專家們認(rèn)為，這顆編號為581с的行星或許就是“第二個地球”。 　　據(jù)測量，該行星的表面溫度與地球相當(dāng)，其上可能還有水存在。此外，該行星與恒星的距離也非常理想，各種條件很適合生命的存在。 　　由恒星中最小的一類紅矮星形成的恒星行星系統(tǒng)，過去科學(xué)家們認(rèn)為那兒的環(huán)境險惡，不可能誕生任何生命。而銀河系中大約有75%的恒星是紅矮星，這些天體過去一直被尋找外星生命的科學(xué)家忽略過去了。但最近這種看法有了改變，科學(xué)家認(rèn)為圍繞紅矮星的行星成為生命搖籃的可能性還是存在的。 　　現(xiàn)在判斷有水為時過早，科學(xué)家迄今一共發(fā)現(xiàn)了220個太陽系以外的外部行星，但它們要么太大、由氣體構(gòu)成，要么太熱或太冷，不適合生命居住。天體生物學(xué)家(負(fù)責(zé)研究宇宙生命可能性的科學(xué)家)把適宜居住的氣候帶稱為“金發(fā)地帶”，那里溫度沒有低到使水結(jié)冰，也沒有熱到把水蒸發(fā)掉，而是在星球表面以液體形態(tài)存在。 　　581c圍繞的恒星581，其質(zhì)量是太陽的1/3，亮度只有太陽的1/50。所以它制造的“金發(fā)地帶”比太陽小。如果它尺寸、熱量和太陽一樣，那么581c就不會有今天。以太陽系中靠近太陽的水星為例，它和太陽的距離是581c和581之間距離的近六倍，白天是一個布滿滾燙巖石的荒涼石塊，晚上又變成冰盒子。太陽的宜居范圍是從距它約8800萬英里到約1.55億英里，地球和火星就在這個范圍內(nèi)。 　　難以推測是否存在生命。但是，“可以居住”并不意味著“有生物居住”。目前還難以推測581c上是否存在生命。如果有生命，它們必須應(yīng)對相對更大的重力和紅矮星發(fā)出的輻射。 　　美國航空航天局前天文學(xué)家史蒂夫·馬朗認(rèn)為，現(xiàn)在判斷581c有沒有水還為時過早。著名天體物理學(xué)家霍金在接受采訪時表示:“我預(yù)料到會有類似地球的行星，不過，那里是否存在生命是另一個問題。畢竟，至今還沒有外星人拜訪過我們。”

編輯本段生命搖籃

恒星家族中的小老弟

　　銀河系中大約有75%的恒星是紅矮星。所謂的紅矮星是指質(zhì)量最小的一類恒星，它們的質(zhì)量 一般只是太陽質(zhì)量的7%到60%。質(zhì)量小也就意味著星體內(nèi)部的核反應(yīng)較弱，所以紅矮星發(fā)出的輻射很弱，要低于太陽輻射強(qiáng)度的5%，有的甚至不到太陽輻射強(qiáng)度的萬分之一。核反應(yīng)弱也導(dǎo)致表面溫度較低。一顆恒星的輻射包含了從紅外到紫外的所有波段，不過隨著恒星溫度的變化，輻射能量集中的波段會發(fā)生變化。一般來說，溫度高的恒星輻射能量集中在偏藍(lán)色的波段，溫度低的則偏紅色，因此紅矮星看起來顏色偏紅。不過本應(yīng)發(fā)出暗弱紅色光的紅矮星有時在自身磁場的作用下會出現(xiàn)反常的現(xiàn)象，它們會發(fā)出強(qiáng)烈的X射線和紫外波段的輻射，并且常出現(xiàn)耀斑活動。 　　由于紅矮星內(nèi)部氫元素的核聚變速度緩慢，因此它們也擁有較長的壽命。另外，因為紅矮星的體積小，引力也相對較小，內(nèi)部產(chǎn)生的壓力和溫度不足以把氦聚合成更重的元素，因此也就不可能膨脹成紅巨星，而是逐步收縮，直至把氫耗盡。也因為這個緣故，一顆紅矮星的壽命可多達(dá)數(shù)百億年，幾乎和宇宙的年齡一樣長。

度盡劫波，孕育生命

　　因為地球生命離不開液態(tài)水，假如一個星系要想擁有與地球上人和其它高級動植物一樣的生命形式，首先必須要有一個既不太冷也不太熱、有可能存在液態(tài)水的區(qū)域，這種區(qū)域我們稱之為“適宜居住帶”。對于紅矮星來說，它們發(fā)出的光太弱了，所以它們的適宜居住帶距離恒星自己都非常近，唯有如此，才能從紅矮星那兒得到更多的熱量。對于多數(shù)紅矮星，適宜居住帶到恒星的距離都要比水星到太陽的距離還近。 　　但距離一近會導(dǎo)致一個嚴(yán)重的后果。我們都知道，月球自轉(zhuǎn)的周期和繞地球公轉(zhuǎn)的周期是相同的，所以永遠(yuǎn)是一面向著地球，這是它受到地球潮汐力長期作用的結(jié)果。同樣，距離恒星非常近的行星也會被潮汐力施了“定身法”，出現(xiàn)這種“陰陽臉”永不改變的現(xiàn)象。所以，紅矮星附近適宜居住帶上的行星永遠(yuǎn)都是一 面朝向恒星的，一個半球永遠(yuǎn)是白天，而另一半球永遠(yuǎn)是黑夜。 　　開始科學(xué)家們擔(dān)心，永遠(yuǎn)是黑夜的半球溫度太低，會使得行星的大氣凍結(jié)，這樣即使是向著恒星有光照射的一面也沒留下多少空氣可供生物呼吸了。不過后來的研究顯示，大氣流動可以有效的把熱量散布開，從而阻止全球的空氣凍結(jié)。 雖然大氣凍結(jié)不用擔(dān)心了，不過生命要想在紅矮星的行星上生存還有別的難關(guān)要過。紅矮星每天幾次的耀斑出現(xiàn)時，紫外輻射會瞬間增強(qiáng)幾百到上萬倍。在那幾分鐘內(nèi)，恒星由紅色變成了藍(lán)色，這么強(qiáng)烈的紫外線會殺死行星上的一切生命。唯一的生存機(jī)會是躲在黑暗的半球，或是黑夜與白晝交界的地帶。 　　還有，即使不考慮耀斑，紅矮星平時的紫外輻射和發(fā)出來的高能帶電粒子，也會把行星的大氣吹跑。如果行星大氣得不到有效的保護(hù)或者補(bǔ)充的話，遲早會消失掉。 　　由于上述這些原因，過去天文學(xué)家在搜索太陽系外生命的時候往往跳過這些黯淡的小恒星，因為他們認(rèn)為這類恒星周圍的行星并不適合生命居住。 　　但是現(xiàn)在，這樣的觀念有了一些改變。天文學(xué)家注意到，強(qiáng)烈的高能輻射主要是年輕恒星發(fā)出來的，隨著紅矮星年齡增長，它們的磁場活動會變得越來越弱，開始穩(wěn)定地發(fā)出可見光波段的輻射。這樣的穩(wěn)定階段可達(dá)數(shù)百億年甚至更長。 　　所以，如果一顆行星能熬過紅矮星狂野的年輕時代，保持住自己的大氣，那么當(dāng)紅矮星進(jìn)入穩(wěn)定的中年，行星將獲得新生，完全可能成為一個合適的生命居住地。

編輯本段其它資料

　　人們可憑著紅矮星的悠長壽命，來推測一個星團(tuán)的大約年齡。因為同一個星團(tuán)內(nèi)的恒星，其形成的時間均差不多，一個較年老的星團(tuán)，脫離主序星階段的恒星較多，剩下的主序星之質(zhì)量也較低，惟人們找不到任何脫離主序星階段的紅矮星，間接證明了宇宙年齡的存在。 人們相信，宇宙眾多恒星中，紅矮星占了大多數(shù)，大約75%左右。例如離太陽最近的恒星，半人馬座的南門二比鄰星，便是一顆紅矮星，其光譜分類為M5，視星等11.0。 　　至2005年，人們首度在紅矮星身上，發(fā)現(xiàn)有太陽系外行星圍繞旋轉(zhuǎn)，第一顆行星的質(zhì)量與海王星差不多，日距約為600萬公里（0.04 AU），其表面度約為攝氏150°C。2006年，人們又發(fā)現(xiàn)一顆與地球差不多的行星繞著另一顆紅矮星旋轉(zhuǎn)，這顆行星的日距為3.9億公里（2.6 AU），表面溫度為攝氏零下220°C。

編輯本段觀測

　　當(dāng)我們抬起雙眼，仰望夜空的時候，我們其實遺憾地錯過了銀河系中數(shù)量最多的一類恒星，即紅矮星。我們的銀河系（也許所有星系都是如此）中70% 的恒星都是紅矮星，或者叫做M 型矮星，它們比我們旁邊的這顆光芒四射的太陽的體積小，溫度低，也更加暗淡。它們的光芒實在是太微弱了，如果不借助天文望遠(yuǎn)鏡，我們不可能看到任何一顆紅矮星。 　　美國天體物理學(xué)家在太陽系邊緣發(fā)現(xiàn)一顆新的恒星，該恒星編號為SO25300.5+165258——一顆位于白羊座方向離開太陽僅為7.8光年的黯淡紅矮星。美國宇航局戈達(dá)德航天飛行中心天體物理學(xué)家博納德·捷爾加登博士指出：“發(fā)現(xiàn)這顆恒星鄰居使我們感到十分驚喜而且非常意外，因為我們完全沒有刻意尋找它，發(fā)現(xiàn)它純屬偶然?！睅椭轄柤拥遣┦抗ぷ鞯倪€有美國宇航局噴氣推進(jìn)實驗室的史蒂文·普拉弗多博士。 　　如果計劃的新研究證實最初的距離測量，則這顆新恒星將是繼阿爾法半人馬星座（Proxima Centauri，距太陽僅4光年多一點）和巴納德恒星（距離地球僅為6光年）之后的第三顆最接近太陽的鄰居。 　　計算結(jié)果表明，發(fā)現(xiàn)的這顆紅矮星質(zhì)量約為太陽質(zhì)量的70%，而其亮度要比太陽亮度弱30萬倍。正是因為這一緣故，地球上的天文學(xué)家才一直沒有發(fā)現(xiàn)它。

編輯本段相關(guān)資料

　　目前并非所有觀察數(shù)據(jù)都能使天文學(xué)家感到滿意，例如，盡管SO25300.5+165258很像М6.5類紅矮星，卻仍然是一顆新恒星，由于某種原因，它的亮度比距離地球7.8光年М6.5類紅矮星典型代表亮度弱3倍，因此天文學(xué)家不排除這樣的可能性，即在檢驗測量結(jié)果之后查明這顆新恒星的距離會有些變大。 　　現(xiàn)在，美國海軍天文臺天文學(xué)家正在重新檢驗美國宇航局天體物理學(xué)家獲得的，有關(guān)這顆新恒星距離和亮度的數(shù)據(jù)。

編輯本段存在生命的可能性

　　由于體積和亮度的原因，長期以來，很少有天文學(xué)家投身到紅矮星的科學(xué)研究中。幾十年來，科學(xué)家認(rèn)為紅矮星附近根本不可能有智慧生命。假如紅矮星周圍有行星圍繞，也會由于它們之間相距過近，行星完全被紅矮星“ 鎖定”，就如同月球被地球鎖定一樣。行星將只有一面向著它的“ 太陽”，也就是紅矮星。而另一面永遠(yuǎn)處于黑暗之中。因此，這個行星上將出現(xiàn)極端惡劣的環(huán)境，在黑夜的一面任何大氣氣體都將被凍住，白晝的一面卻完全暴露在恒星射線的照射之下。難以想像，這樣的行星環(huán)境會有生命存活，于是，紅矮星幾乎毫無爭議地被排除在地外生命探索目標(biāo)的名單外。 　　^[1]但是最近，又有美國科學(xué)家提出，紅矮星可能更適合孕育生命。美國維拉諾瓦大學(xué)的科學(xué)家最近在美國天文學(xué)會的一次學(xué)術(shù)會議上說，他們計算了20顆紅矮星的輻射，發(fā)現(xiàn)如果一顆行星的大氣層和磁場足以散射和反射有害射線，其環(huán)境就適合生命存在。此外，盡管引力作用會逐漸使行星以固定的一面對著紅矮星、另一半得不到光照，但空氣流動能傳遞熱量，使行星背陰面也溫暖有如夏夜。紅矮星上的核聚變很緩慢，這使它們的壽命非常長，可以保持幾十億年甚至更長久的穩(wěn)定狀態(tài)，這對生命發(fā)展是有利的。與之相比，太陽已經(jīng)再只能支持地球生命64億年，此后將膨脹變成紅巨星，把地球烤焦并吞噬。

編輯本段示例

　　矮星(dwarf star)是一個過去的天文名詞，這是過去恒星分類把恒星分為巨星和矮星時代所遺留下來的用，例如在當(dāng)時太陽便被界定為一顆典型的矮星，矮星其實也是恒星的一種，也是以熱核反應(yīng)發(fā)光發(fā)熱。由于這名詞很容易和恒星演化后期的白矮星(white dwarf)混淆，所以在天文界已很少使用，而以主序星(Main sequence star)這名詞代替，例如太陽為G型的主序星。 　　紅矮星(red dwarf)是指表面溫度低、顏色偏紅的矮星，尤指主序星中比較“冷”的M型恒星，這些恒星質(zhì)量在1/3個太陽質(zhì)量以下，表面溫度為3500K以下。除太陽外最接近地球的恒星 — 比鄰星（Proxima Centauri) — 便是一顆紅矮星。 　　亦有些書中的紅矮星，是指由白矮星(white dwarf) 過渡至黑矮星(black dwarf) 的其中一個階段，白矮星慢慢冷卻，先成為黃矮星(yellow dwarf)、紅矮星(red dwarf)、棕矮星(brown dwarf)，最后是完全死寂的黑矮星。( 注 ：黑矮星是一顆已死亡的恒星，中心的熱核反應(yīng)已停止。)

編輯本段意義

　　人類未來太空航行首選目標(biāo) 　　“因為581c的溫度和相對來說的相似性，這個行星可能成為未來尋找宇宙生物的太空計劃的重要目標(biāo)?！眳⑴c研究的科學(xué)家澤維爾·德佛希說。不過，要揭開581c的神秘面紗，還需要全球科學(xué)家長期的努力。遙遠(yuǎn)的距離是一個問題。盡管581c行星的恒星系距地球僅20.5光年遠(yuǎn)，使得Gliese　581是距地球最近的100顆恒星中的一顆，但是它發(fā)出的光非常暗淡，不用望遠(yuǎn)鏡根本無法看到它。它位于天秤座，在北半球進(jìn)入半夜時，天秤座處于東南夜空中較低的位置。美國天文學(xué)會發(fā)言人史蒂夫·馬蘭說:“我們不清楚在人的一生中如何才能到達(dá)那些地方。” 　　其次，任何踏上581c行星的人都會很快變重，年齡也會飛漲，因為581c行星的“一年”只有12.9天。它的地心引力是地球的1.6倍，這樣的話，一個150磅重的人會覺得自己有240磅重。 　　581c不會旋轉(zhuǎn)，它的一側(cè)總是處于被日光照射的狀態(tài)，另一側(cè)卻黑暗無光，上述推測只是一種可能，是否準(zhǔn)確尚不得而知。 　　新行星的發(fā)現(xiàn)，意味著Gliese　581將成為人類未來太空航行的首選目標(biāo)。哈佛·史密森天體物理學(xué)中心的天文學(xué)家迪米塔·薩瑟羅夫(Dimitar　Sasselov)表示:“這顆新行星距離地球僅有20光年，我們完全有能力到達(dá)。”　歐洲航天局的馬爾科姆·弗里倫德博士認(rèn)為，這次發(fā)現(xiàn)是人類搜尋宇宙生命的一個重要里程碑。它的真正意義不僅在于發(fā)現(xiàn)了581c本身，還表現(xiàn)為像地球一樣的行星可能在宇宙中非常常見。 　　一些天文學(xué)家認(rèn)為，此次發(fā)現(xiàn)肯定會引發(fā)對暗弱恒星周圍的行星的關(guān)注。哈佛大學(xué)史密森天體物理中心的科學(xué)家蒂米塔·薩斯羅夫指出，像圍繞581這樣的紅矮星旋轉(zhuǎn)的行星可能“完全改變關(guān)于什么構(gòu)成宜居星球的討論”，地球附近大約80%的恒星都是紅矮星。就在幾年前，天文文學(xué)還認(rèn)為紅矮星周圍的行星系統(tǒng)不可能是生命的棲居地。而在這次研究中，90%的時間也都用在觀測與太陽類似的星系上，沒想到在一個暗弱的紅矮星身邊找到了突破口。NASA宇宙生物學(xué)專家克里斯·麥凱表示，天文學(xué)家將來還會發(fā)現(xiàn)數(shù)十個，甚至成百個宜居星球，但581c在宇宙史上將占據(jù)第一的位置。