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적색왜성

2020. 7. 7. 21:15

적색왜성은 작고 비교적 차갑고 태양보다 약 0.081-0.5배 큽니다. 헤르츠스프룽-러셀 도표에 따르면 적색왜성의 스펙트럼 유형은 어두운 K형에서 M형으로 표면 온도가 3800 켈빈을 초과하지 않습니다. 우주의 별 중 약 90%는 적색왜성으로 알려져 있습니다. 따라서 적색왜성은 적어도 태양 근처, 은하계, 모든 별의 가장 흔한 별들, 또는 낮은 광도 때문에 개별 적색왜성을 관찰하기가 쉽지 않습니다. 사실 지구에서 맨눈으로 관찰할 수 있는 적색왜성은 없습니다. 태양에서 가장 가까운 별인 프록시마 센터 우리도 적색왜성입니다. 이론적으로 항성 모델이 발표한 바로는 태양 질량의 0.35배 미만의 적색왜성은 모든 부분이 대류(에너지 전달의 한 형태) 형태로 전달되는 부분에서 행해진 것으로 생각됩니다. 따라서 헬륨은 별의 내부를 통해 연속 수소의 열역학 적핵 합성을 통해 만들어지며, 다른 별들과는 달리 중심핵을 생성하지 않습니다. 따라서 적색왜성은 매우 느리게 진화하고, 거의 일정한 밝기와 평가 형태를 보이고 있으며, 이론에 의하면, 그들의 연료는 몇조 년 안에는 절대 고갈되지 않습니다. 우주의 세월에 비해 우주의 나이가 비교적 짧아서 적색왜성으로부터 진화 과정이 진행되는 별은 없습니다. 적색왜성의 질량은 매우 가볍고 태양의 50%를 초과하지 않습니다. 따라서 항성 중심의 온도는 낮고, 융합 반응(양자-양자 연쇄 반응으로 행해집니다) 속도는 비교적 느리고 매우 약한 빛을 방출합니다. 적색왜성에서 별의 광도는 태양의 10분의 1에 불과합니다. 가장 밝은 적색왜성조차도 태양 밝기의 10%만 가지고 있습니다. 일반 항성 모델이 발표한 바로는, 적색왜성이 태양 질량의 0.35배 미만이면 중심에서 표면으로의 에너지 수송은 대류가 됩니다. 적색왜성 내부의 수소가 소진되면 중심핵이 수축합니다. 이 수축 때문인 중력은 열로 대체되며, 이 열에너지는 대류 작용으로 전체 별로 전달됩니다. 적색왜성은 대류 작용으로 내부 에너지를 표면으로 전달하는데, 이는 항성 내부가 "불투명 상태"이기 때문에 발생하는데, 이는 항성의 내부가 온도보다 상대적으로 밀도가 높다는 것을 의미합니다. 결과적으로, 광자는 방사선 과정에서 별 표면으로 이동하기가 어려워집니다. 따라서 적색왜성의 내부 에너지 전달은 대류 작용이 적색왜성의 물리적 상태에서보다 효율적인 과정이므로 방사선 과정보다는 대류 과정의 형태를 보입니다. 적색왜성의 수소를 연소시킴으로써 융합 반응 속도가 감소하고 중심이 수축하기 시작합니다. 중력 에너지는 대류를 통해 전달되는 열에너지로 감소합니다. 공교롭게도 적색왜성의 질량이 0.35배 이상인 경우, 모든 부분은 대류가 일어나지 않는 부분을 초래할 수 있습니다. 특히 후기 적색왜성은 대류 작용에 전적으로 의존하기 때문에 헬륨은 중앙 핵심 부분에 축적되지 않습니다. 따라서 적색왜성은 주 절차를 빠져나올 때까지 태양과 같은 큰 별에 비해 빠르게 수소를 방출할 수 있습니다. 따라서 적색 왜성은 매우 오래 생존합니다. 수천억 년이고 작은 질량을 가지고 있다면 수족관까지 큰 질량이 메인 시리즈에서 개최될 수 있습니다. 이것은 현재 알려진 우주의 나이보다 오래 사는 것입니다(적색왜성의 작은 질량만큼 오래 산다). 태양 질량의 0.8배 미만인 적색 왜성은 주요 시리즈를 남기지 않습니다. 컴퓨터 시뮬레이션에 따르면 적색왜성이 적색거성이 될 수 있는 최소 시스템 질량은 태양 질량이 0.25배인 적색왜성입니다. 작은 질량의 물체는 결국 일생동안 표면 온도와 밝기가 증가한 것에 따라 푸른 왜성을 통해 백색 왜성으로 진화할 것입니다. 예를 들어 태양 질량이 0.16배인 적색 왜성은 주계열(버나드 스타의 질량과 유사) 이후 2조 5000억 년이며, 50억 년 후 청색 왜성에 머물며, 태양 광도의 3분의 1을 가지며, 표면 온도는 6,500~8,500K입니다. 적색왜성은 작은 질량 별과 함께 성운의 나이를 추론하는 힌트를 가지고 있습니다. 그들은 주요 시퀀스 별의 턴 오프 지점을 찾고 비교해야 합니다. 이것은 많은 정보를 제공합니다. 밝혀지지 않은 것은 아직 금속이 없는 적색왜성이 발견되지 않았다는 것입니다(금속은 수소와 헬륨보다 무거운 모든 원소를 가리킨다). 대폭발 이론에 의하면, 태어난 첫 번째 별은 수소, 헬륨 및 리튬으로만 구성되었습니다. 첫 번째 별에 적색왜성이 있다면 우주의 나이보다 훨씬 오래 살 수 있다는 점을 고려할 때, 금속이 없는 왜성은 지금도 발견되어야 합니다. 여기에 유력한 설명은 다음과 같습니다. 대폭발에서 태어난 별들은 질량이 큰 항성 종족 III에 불과했습니다. 이 수명은 매우 짧았고, 종족 III의 죽음에서 태어난 별들은 지금의 적색왜성이라는 것입니다. 다른 설명으로 종족 III에 해당하는 적색왜성이 있다는 해석이 있지만, 그 수가 적고 어두워서 아직 인간에 의해 발견되지 않았습니다. 그러나 이 주장은 별의 진화 이론과 충돌하기 때문에 받아들여지지 않았습니다. 적색왜성은 은하계에 존재하는 가장 흔한 별 유형으로 별별 별의 약 90%를 차지합니다. 지구에서 태양까지 다음으로 가까운 별인 센타우루스 자리 프록시마 또한 적색왜성입니다. 그러나 적색왜성은 너무 어두워서 지상에서 맨눈으로 볼 수 없어서 개체수가 적다고 착각하기 쉽습니다. 반대로 밝고 큰 별들은 마치 숫자가 적지만 체감적으로 더 많은 개체가 있는 것으로 착각하게 됩니다. 많은 외계 행성은 적색 왜성을 중심으로 회전하지만, 목성 크기의 행성은 비교적 특이합니다. 도플러 연구 방법에 따라, 많은 별 중에서, 태양 질량의 두 배인 별에서 약 1/6 정도의 별들은 하나 이상의 목성 질량 행성을 가질 것이고, 이 별의 1/16 또는 50 정도의 숫자의 적색왜성의 별들은 태양처럼 질량의 별들 중 하나입니다. 반면, 세 개의 적색왜성 중 하나에서, 선제 기간이 긴 해왕성의 질량은 미세 중력 렌즈 효과에 의해 발견됩니다. 고정밀도 시상속도계 외행성 탐사장치 관측에 따르면 적색 왜성의 40%가 지구 질량 행성의 표면에서 물이 발견되거나 생명체가 살 수 있는 공간을 발견했습니다. 2005년에 행성의 약 17배에 달하는 그리스 581 주변을 공전하기 위해 외계 행성이 발견되었으며 질량은 해왕성과 거의 같습니다. 모항성까지의 거리는 약 600만 km(0.04AU)로, 그리스 581이 차가운 별이라는 점을 고려하더라도 표면온도는 150°C에 이를 것으로 추정됩니다. 2006년, 외계 행성이 적색 왜성 OGLE-2005-BLG-390L 궤도를 도는 것이 발견되었는데, 이 행성의 질량은 모항성으로부터 3억 9천만 km 떨어진 지구 질량의 5.5배였습니다. 행성의 표면 온도는 -220°C가 될 것으로 예상합니다. 태양계 외 행성인 글리제 581c가 발견된 2007년 그리스 581 주변에 생명체가 존재할 가능성이 높다고 추측됐습니다. 이 행성의 질량은 지구의 5.03배로, 융합 성을 중심으로 회전하는 행성 중 가장 작은 질량입니다. 행성의 반경은 지구가 규산염으로 구성되어 있다고 가정할 때 지구의 약 1.5배입니다. 그것이 얼음이나 가스로 구성되어 있다면, 그 반경은 더 클 것으로 추측합니다. 글리즈 581c는 지금까지 발견된 행성 중에서 외계 생명체 형태로 존재할 가능성이 가장 높은 별입니다. 글리제 581d는 생명체가 존재할 가능성이 있는 천체로도 알려져 있습니다. 2010년 9월 생명 주거 궤도의 중간 정도에서 글리제 g가 발견되었지만, 행성 자체가 존재하는지는 명확하지 않습니다. 글리제 581c, 글리제 581d, 현재까지 생명체가 생존할 가능성이 가장 높은 별로 알려져 있습니다. 적색왜성 주변에 행성이 있고 이 행성이 액체 물이 있는 곳에서 온도를 제공할 수 있는 공전궤도에 있다고 가정하더라도 생명체가 이 행성에서 살 수 있는지에 대한 논쟁이 있습니다. 모항성은 거의 무한한 수명을 가지고 있지만, 많은 요소가 인류의 생활 가능성을 방해합니다. 첫째, 적색왜성은 너무 어두워서 인류가 살 수 있는 온도를 보장하기 위해서는 가상 행성이 모항성에 매우 가깝게 붙어서 돌아가야 합니다. 그러나 가까운 거리는 조석 고정 현상을 일으키며, 기조력 때문에 행성의 한쪽만 별을 바라보게 됩니다. 이것은 모항성의 한쪽면은 영원한 낮이고 다른 한쪽면은 영원한 밤이 계속된다는 것을 의미합니다. 이러한 환경에서는 생명체가 안정적으로 진화하기 어렵습니다. 최근의 이론에 의하면, 그러한 환경에서도 행성의 대기가 아주 두껍다면, 한쪽의 열을 다른 쪽으로 옮겨서 전체 행성의 온도를 고르게 유지할 수 있다고 합니다. 행성의 조석 고정은 가스 거대 행성을 중심으로 회전하는 위성에서 발생하기 때문에 적색왜성의 조석 고정 문제를 피할 수 있는 생명체가 존재할 수 있습니다. 따라서 위성은 낮과 밤의 순환이 가능하여 열을 이것에 분배할 수 있습니다. 둘째, 태양에서 방출되는 빛은 가시광선을 포함하고 있는 것과 달리 적색왜성이 방출하는 빛은 대부분 적외선 영역에 집적되어 있어 식물의 광합성 작용과 양립할 수 없습니다. 또한, 적색왜성이 자외선 영역을 거의 방출하지 않지만, 이는 생명체 거주에 필요한 영역이기 때문에 문제가 될 수 있습니다. 셋째, 가장 큰 문제에서 별에서 나오는 빛의 양은 불규칙합니다. 표면에 많은 흑점이 존재할 것으로 예상하지만 심할 경우는 적색왜성의 표면은 빛의 40% 감소할 수도 있습니다. 플레어 스타라고 불리는 적색왜성의 경우, 거대한 규모의 플레어를 수분 동안 발산하는데 행성이 두 배로 받는 에너지, 그리고 생명체의 생체 물질은 증가하는 에너지에 의해 손상됩니다. 기보르 파슬리는 행성의 대기가 이 섬광을 멈출 수 있다고 주장했습니다.

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