Gwiazda czerwony karzeł

Czerwony karzeł, zwany także karłem M lub gwiazdą typu M – najliczniejszy typ gwiazdy we wszechświecie i najmniejszy typ gwiazdy spalającej wodór.

Gwiazdy typu czerwonego karła mają masy od około 0,08 do 0,6 razy większe od masy Słońca. (Obiekty mniejsze od czerwonych karłów nazywane są brązowymi karłami i nie świecą w wyniku termojądrowej fuzji wodoru). Lżejsze gwiazdy występują znacznie liczniej niż cięższe, dlatego też czerwone karły są najliczniejszym typem gwiazd. W Galaktyce Drogi Mlecznej około trzy czwarte gwiazd to czerwone karły. W galaktykach eliptycznych odsetek ten jest jeszcze wyższy.

Gwiazdy, które spalają wodór w procesie syntezy termojądrowej, dzieli się na siedem typów widmowych na podstawie temperatury ich powierzchni. Gwiazdy te znajdują się również na diagramie Hertzsprunga-Russella, który przedstawia wykres zależności jasności gwiazd od temperatury na linii zwanej ciągiem głównym. Czerwone karły są najchłodniejszymi gwiazdami ciągu głównego, o typie widmowym M i temperaturze powierzchni około 2 000-3 500 K. Ponieważ gwiazdy te są tak chłodne, linie widmowe cząsteczek takich jak tlenek tytanu, które w gorętszych gwiazdach uległyby dysocjacji, są dość wyraźne. Czerwone karły są również najciemniejszymi gwiazdami, o jasności pomiędzy 0,0001 a 0,1 raza większej od jasności Słońca.

Mniejsze gwiazdy mają dłuższy czas życia niż większe. Podczas gdy gwiazdy takie jak Słońce mają czas życia około 10 miliardów lat, nawet najstarsze czerwone karły nie wyczerpały jeszcze swoich wewnętrznych zapasów wodoru. Najcięższe czerwone karły mają czas życia rzędu dziesiątek miliardów lat, najmniejsze – bilionów lat. Dla porównania, Wszechświat ma tylko 13,8 miliarda lat. Ściemnione czerwone karły będą ostatnimi gwiazdami świecącymi we wszechświecie.

Czerwone karły nie przejdą przez fazę czerwonego olbrzyma w swojej ewolucji. Ponieważ konwekcja zachodzi w całej gwieździe, wodór jest stale recyrkulowany z obszarów zewnętrznych do jądra. Gwiazdy takie jak Słońce nie są całkowicie konwekcyjne i dlatego spalają tylko te 10 procent wodoru, które znajdują się w ich jądrach. Kiedy wodór zostanie wyczerpany, gwiazdy takie rozszerzają się ogromnie, ponieważ zaczynają spalać wodór w powłoce otaczającej ich helowe rdzenie. Czerwone karły natomiast, z powodu konwekcji, są całkowicie wydajne i spalą cały zapas wodoru. Następnie stają się coraz gorętsze i mniejsze, zamieniając się w niebieskie karły i ostatecznie kończąc swój żywot jako białe karły.

Z powodu niskiej jasności, strefa zamieszkiwalna czerwonego karła (region w pobliżu gwiazdy, gdzie na powierzchni planety można znaleźć wodę w stanie ciekłym) jest bardzo blisko gwiazdy. Planeta w tym regionie krążyłaby wokół czerwonego karła co kilka tygodni, a więc często tranzytowałaby jego gwiazdę. Ponadto, tranzyty byłyby dość widoczne, ponieważ mały promień czerwonego karła oznacza, że większa część gwiazdy byłaby zakryta przez przelatującą planetę. Taka planeta, Proxima Centauri b, została odkryta w 2016 roku wokół najbliższej Słońcu gwiazdy, Proxima Centauri.