Долгожительство Красного карлика

[Skipper_NORTON]

Возьмём типичный красный карлик,  сидящий на главной последовательности, и имеющий  ровно  +15 m  абсолютную звёздную величину.
Имеется в виду,  не болометрическая какая то светимость, а вот - видимая.
 
Т.е. на расстоянии 32 св. года это +15m,  на расстоянии 3,2 световых года будет +10m,  ну и если такая звезда подлетит близко к Солнечной системе,
примерно в 3 трлн км, т.е.  0,3 световых года - то для человеческого глаза,  она будет видна как обычная звезда ровно +5m видимой звёздной величины.
   
Интересует,
 
1) сколько лет такая звезда находится на главной последовательности по теории (10 триллионов лет - правда это?)
 
2) пункт выше можно было бы самому примерно рассчитать, если знать - a) т.н. болометрическую поправку, т.е. учитывая весь диапазон (ИК излучение тоже) - во сколько раз
1/N  полная светимость такой звезды будет меньше чем у Солнца ?  (чему равно N) ; b)  чему равна масса звезды в солнечных единицах.
 
Но сколько ни копался в интернете по этому поводу - нет каких то единых данных  (общей базы).  Кто то пишет одно, кто то другое, по разным источникам выходит
что у звезды на ГП, и массы разные, и светимости тоже разные.
 
Какова наиболее точная характеристика может быть у такой звезды?  Исходя из этого, можно такие продолжительности жизни звезд - построить и для других
красных карликов.
 
Ну и, каков точно будет спектральный класс звезды, (M5, M7, M9  ?) 
 

[Skipper_NORTON]

такие звезды еще интересны тем, что за ними будущее - когда погаснут все крупные звезды,  то только  подобные красные карлики во Вселенной и останутся,
и человеческой цивилизации возможно, придется переселяться к ним.
 

[Змей Петров]

и человеческой цивилизации возможно, придется переселяться к ним.

Есть более насущные вопросы для человеческой цивилизации.
Что касается КК, то время их жизни на ГП исчисляется десятками-сотнями млрд.лет(если конечно за это время чего другого не произойдёт).
Чо-та я не пойму - в чем вопрос?

[Skipper_NORTON]

+15 m  абсолютная звёздная величина звезды на  ГП. 
 
1) какова при этом светимость с учетом болометрической поправки  (в солнечных единицах),
2) какова масса в солнечных единицах,
3) спектральный класс.
 
Остальное сам посчитаю.  Вот эти три параметра хотелось бы знать точно.

[Toth]

+15 m  абсолютная звёздная величина

Значит, L = 8.2E-05 Lsun. Получается M6V, M~ 0.1 Msun
Из таблицы Typical characteristics отсюда - https://en.wikipedia.org/wiki/Red_dwarf

Если абс. зв. вел у вас задана полная, а не только видимая. Потому что там вроде болометрическая L имеется в виду.

[LeMay]

  Возможно, вам подойдет реальная звезда с нужной вам абсолютной визуальной величиной: пара карликов Вольф 424, она же FL Девы. Согласно научной статье 2016 года, у звезд пары M_v 15.09^m и 15.08^m, массы 0,124 и 0,113 солнечных, спектральный класс пары M5.0V. В работе 2006 года указано, что это пара звёзд dM6e.

[Skipper_NORTON]

Спасибо.  Пробую разобраться.
у пары Mv   = 15.09m и 15.08m
 
Там же  в таблице  указано Vb = 12.47 m   (что такое Vb ? видимая зв. величина?), что совпадает с данными из википедии -
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D1%84_424

Видимая зв. величина, пишут,  12.50  (наверное для пары звёзд и пишут).   
Расстояние 4,4 парсек, и звезды две,  значит разница между абс. величиной и видимой должна быть
(10/4.4) ^ 2 * 2 = 10,3 раза, что действительно, соответствует  разнице в 2,5 звездных величины, и 15,1 - 2,5 и должно быть примерно 12,5 видимая зв.в. у пары,
 
ну и у отдельной звезды с Mv   = 15.1m,  видимая зв.в. на таком расстоянии, должна быть равна примерно 13.3 m.
 
В Википедии также, написано что светимость (наверное, в видимом для глаза диапазоне т.е. её видимая светимость)
примерно  0.0001  солнечных, что тоже соответствует абсолютной зв.в b]15.1m[/b].
Класс M5.0V ==  видимо, эквивалентен  dM6e.  (в википедии указано что класс и вовсе M5.5V)
 (проще говоря, будем  считать,  M5V - примерно, класс звезды с Mv   = 15.1m).
 
Далее, поскольку видимую зв. величину не могут писать с болометрическими поправками, то их здесь и вовсе нет, во всей этой системе подсчета.
А они тоже нужны, т.к.  нам нужно знать во всех диапазонах включая ИК - во сколько раз звезда излучает слабее чем Солнце?
 
Назовём это, "болометрическая светимость".
Из Астронета,
 
http://www.astronet.ru/db/msg/1186398
Для Солнца она равна -0,08m (Tэ = 5785 К), для горячих звёзд спектр. класса В0 Б.п.  >-2,8m (Tэ = 28 000 К),
а для холодных красных сверхгигантов М5 Б. п.>-3,4m (Tэ = 2800К).
 
О мониторинге лучевых скоростей звезды Барнарда
Светимость звезды Барнарда составляет 0.00043 солнечных только в ВИДИМОМ свете.
С учетом болометрической поправки -2.55 для карликов спектрального класса M4 V    (исправл.)
ее  БОЛОМЕТРИЧЕСКАЯ светимость составит 0.00457 светимостей Солнца
 
Значит, для нашей звезды Вольф 424, она же FL Девы  -- с   Mv  =  15.1,  будем считать что болометрическая поправка та же,  -2.5  примерно, величины.
Отсюда следует, что хотя светимость в видимом  диапазоне  0.0001  солнечных,  то 
 
болометрическая светимость будет примерно 0.001  солнечных   (1/1000  солнечных), а болометрическая абс.зв.величина примерно +12.5 m вместо +15 m.
 
Всё верно по теории? 
 
Тогда дальше всё просто - предположим, что переходы на гелиевую стадию и т.д. происходят при одинаковом проценте исчерпания водорода звезды.
Но если   M5V   звезда  с абс. зв.в.   Mv   = +15m,   выдаёт  всё же болометрическую   1/1000    солнечной мощности,
и при этом  имеет массу  примерно  0,12  солнечных , то  и светить она на главной последовательности будет в (1000 * 0,12)   =  в 120 раз дольше чем Солнце. 
 
Поскольку считается что  Солнце сходит с главной последовательности, просуществовав  10 млрд лет, то   (умножим это на 120),
 
--------------
 
вывод -  типичная  M5V   звезда ГП,  с абс. зв.в.   Mv   = +15m,  и болометрической   1/1000  от  солнечной, мощностью,
сойдёт с главной последовательности, примерно через  1,2  триллиона лет    (и никакие не 10 триллионов).
 
Если всё верно, то   чтобы звезда была на ГП  10 триллионов лет, она должна быть еще меньше и слабее, но тогда она может гораздо раньше
превратиться в коричневого карлика, потеряв ту небольшую часть  массы, которая её и отделяет от "коричневого карлика". А коричневые карлики, как писали
не живут дольше всего лишь нескольких десятков миллиардов лет.
 
Так что, не факт еще, что действительно  могут быть звёзды, существующие на ГП,  10 триллионов лет. 
 

[Skipper_NORTON]

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D1%80%D0%B0%D1%81%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BA%D0%B0%D1%80%D0%BB%D0%B8%D0%BA

А вот здесь в вики - ЯВНАЯ ОШИБКА!  
Написали, что 1)  M5-красные карлики, имеют светимость 0,013 солнечной (по факту - даже болометрическая 0,001 солнечной).
2) масса у него 0,25 солнечной  (по факту 0,12 солнечной).   
Нигде (ни в какой области) наверное, как в астрономии,  нет таких  чудовищных ошибок, если что то искать по интернету. 
Ошибки такие что не укладываются ни в какие возможные погрешности. 
 
чтобы звезда была на ГП  10 триллионов лет, она должна быть еще меньше и слабее, но тогда она может гораздо раньше
превратиться в коричневого карлика, потеряв ту небольшую часть  массы, которая её и отделяет от "коричневого карлика". 
 
Дополню - поскольку нижний предел массы красных карликов =  примерно 0,08  солнечных, то выше рассмотренный
красный карлик M5V, даже сходя с главной последовательности через 1,2 триллиона лет , очевидно, в коричневого карлика
не превратится,  т.е.  для этого ему надо потерять массу от  0,12 солнечных до 0,08 солнечных  (т.е. -33% массы!  а звезды сходя с ГП такую часть массы
не теряют).
 
А вот красный карлик с изначальной массой  в  0,09  солнечных  -вполне может и превратиться в коричневого, и потому просуществовать меньше чем
красный карлик,  скажем, с 0,1 солнечных масс  (т.к. первому достаточно массу потерять всего лишь с  0,09  солнечных до критической 0,08).
 
Самые долгоживущие звёзды  на главной последовательности - я думаю,  с массой,  где то около  0,10  (или может даже 0,11  солнечных).

 

[Skipper_NORTON]

к тому времени, через 10 триллионов лет и плотность вещества во Вселенной будет такая что.. 
никакие новые звезды там уже, образовываться не смогут - это даже менее вероятно, чем сейчас, звезда образовалась бы в межгалактическом пространстве.

Как ни крути,  получается, что в будущем,  через 10 триллионов лет (или даже и меньше - всё зависит от максимальной продолжительности
жизни красных карликов, что я и хочу узнать),
Вселенная погрузится в вечную тьму.     
 
Когда догорит последний красный карлик.  Галактики разлетятся и потухнут.
 
Если попробовать представить - вот дальше тьма, на протяжении 10^100000000000000000000000  лет, и так до бесконечности..
Неужели так, Вселенная обречена, и должна умереть по сути?     
 
Смотрел по Galaxy док. фильм, так там пугали, что Солнце, уничтожит Землю через 5 млрд лет, превратившись в красного гиганта.
Так этот момент то еще не очень страшен - ну переселится человеческая (скажем так.. будущая разумная) цивилизация - на планету
у такого долгоживущего красного карлика.   
А вот самое страшное что будет через несколько триллионов лет, когда догорит последний красный карлик.. 
Если про это по Galaxy будут рассказывать, то народ впечатлится сильнее.
 

[Dayan]

Тогда дальше всё просто - предположим, что переходы на гелиевую стадию и т.д. происходят при одинаковом проценте исчерпания водорода звезды.
Но если   M5V   звезда  с абс. зв.в.   Mv   = +15m,   выдаёт  всё же болометрическую   1/1000    солнечной мощности,
и при этом  имеет массу  примерно  0,12  солнечных , то  и светить она на главной последовательности будет в (1000 * 0,12)   =  в 120 раз дольше чем Солнце. 
 
Поскольку считается что  Солнце сходит с главной последовательности, просуществовав  10 млрд лет, то (умножим это на 120),
 
вывод -  типичная  M5V   звезда ГП,  с абс. зв.в.   Mv   = +15m,  и болометрической   1/1000  от  солнечной, мощностью,
сойдёт с главной последовательности, примерно через  1,2  триллиона лет    (и никакие не 10 триллионов).

Так что, не факт еще, что действительно  могут быть звёзды, существующие на ГП,  10 триллионов лет.

Я же приводил пример звезды TRAPPIST-1 с массой 0.089 массы Солнца. Чем она вам не угодила?
По поводу 1.2 трлн лет – ваши расчёты не учитывают некоторые вещи. Например того, что средние и поздние красные карлики являются полностью конвективными объектами, т.е. в термоядерных реакциях, в отличие от звёзд типа Солнца, в течение жизни участвует весь водород звезды, а не только тот, что в ядре и прилегающей оболочке.

А коричневые карлики, как писали не живут дольше всего лишь нескольких десятков миллиардов лет.

Нет. Говорилось про то, что они коричневые карлики "быстро" остывают. Про время их жизни ничего не говорилось. Так они могут существовать столько же, сколько сама материя.

А вот красный карлик с изначальной массой  в  0,09  солнечных  -вполне может и превратиться в коричневого, и потому просуществовать меньше чем красный карлик,  скажем, с 0,1 солнечных масс  (т.к. первому достаточно массу потерять всего лишь с  0,09  солнечных до критической 0,08).

Нет. Звёзды с массой, если я правильно помню, меньше 0.5 массы Солнца не превращаются в красных гигантов, и не сбрасывают свою оболочку – после исчерпания "топлива" они просто "мирно" коллапсируют в белые карлики (в процессе сжатия выделяется гравитационная энергия, поэтому они ненадолго становятся горячее, чем когда были на ГП).
Речь, разумеется, об изолированных объектах, т.е. не являющихся компонентами тесных двойных систем, где бывает обмен массами.

Самые долгоживущие звёзды  на главной последовательности - я думаю,  с массой,  где то около  0,10  (или может даже 0,11  солнечных).

Самые маломассивные звёзды – самые долгоживущие.

[konstkir]

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D1%80%D0%B0%D1%81%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BA%D0%B0%D1%80%D0%BB%D0%B8%D0%BA

А вот здесь в вики - ЯВНАЯ ОШИБКА!  
Написали, что 1)  M5-красные карлики, имеют светимость 0,013 солнечной (по факту - даже болометрическая 0,001 солнечной).
2) масса у него 0,25 солнечной  (по факту 0,12 солнечной).   
Нигде (ни в какой области) наверное, как в астрономии,  нет таких  чудовищных ошибок, если что то искать по интернету. 
Ошибки такие что не укладываются ни в какие возможные погрешности. 
 ...

А надо искать не в явных помойных ямах сети.
ВИКИ сравнительно мало ошибается(в науках), т.к. ссылается на научные статьи.

И про все красные карлики она такого не говорила, а писала крупных и горячих красных карликах, например, Глизе 581. Есть там и другие.
Вот ваши факты, да, часто ошибочны.

[Skipper_NORTON]

Я же приводил пример звезды TRAPPIST-1 с массой 0.089 массы Солнца.

 
Дайте  ссылочку на расчёты, чтобы я долго не искал?  Хочу перепроверить и сравнить со своими расчётами.

[LeMay]

Класс M5.0V ==  видимо, эквивалентен  dM6e.  (в википедии указано что класс и вовсе M5.5V)

  dM6e это M6Ve, а не M5.0V. Так что карлик с абсолютной визуальной величиной +15^m - это M6V.

Тогда дальше всё просто - предположим, что переходы на гелиевую стадию и т.д. происходят при одинаковом проценте исчерпания водорода звезды.

  Красные карлики массой менее половины солнечной превращаются в гелиевые белые карлики, причем карлики легче 0,25 масс Солнца даже не становятся красными гигантами. Согласно работе Fred C. Adams и др. 2004 года, красный карлик массой 0,1 массы Солнца перерабатывает в гелий на стадии главной последовательности (ГП) почти весь свой водород, тогда как звезда солнечной массы - лишь около 10%. Поэтому расчетная продолжительность стадии ГП у красного карлика массой 0,1 массы Солнца составляет 5,74 триллиона лет, а у минимально массивной звезды (0,08 массы Солнца) - 12 триллионов лет; все расчёты приведены для звёзд с солнечным составом.

[Dayan]

Я же приводил пример звезды TRAPPIST-1 с массой 0.089 массы Солнца.

Дайте  ссылочку на расчёты, чтобы я долго не искал?  Хочу перепроверить и сравнить со своими расчётами.

На расчёты чего? Никто не обещал вам расчётов. А я говорил о массе и светимости этой звезды. Конкретно для этой звезды конечно нет никаких расчётов сколько она там будет жить. Но вот ссылка на статью с параметрами звезды, полученными из наблюдений: Stellar parameters for TRAPPIST-1.
Её блеск в разных фильтрах можно найти в других статьях.

[Skipper_NORTON]

Но вот ссылка на статью с параметрами звезды, полученными из наблюдений: Stellar parameters for TRAPPIST-1.

 
Хорошо, это позволяет уточнить зависимость масса-светимость. Рассуждения выше всё таки более близки к следующему - не при 0,12 массы солнца,
а при 0,11 массы солнца звезда имеет болометрическую светимость  0,1% (1/1000) от  солнечной.
 
https://en.wikipedia.org/wiki/Red_dwarf
тут M8V при 8% солнечной массы,  0.03% болометрическая светимость должна быть ;
при 10% массы,  светимость 0.09% - т.е. всё примерно сходится в рамках возм. погрешности). 
Даже здесь светимости немного завышены по сравнению с реальными.
 
А значит звезда с массой 9% (TRAPPIST-1) должна иметь болометрическую светимость в  0.05%  от солнечной или даже меньше.
И  здесь то же самое и указано
https://arxiv.org/abs/1712.01911
0,05% это  и есть   5*10^-4

Ну и сколько она будет на главной последовательности.. эта TRAPPIST-1 с массой  примерно 9%   массы Солнца ?
 
Т.к. болометрическая светимость всего в  2 раза меньше, чем в моих расчётам выше, а там получилось что звезда сходит с главной последовательности
через 1,2  триллиона лет, то
 
это TRAPPIST-1 с массой  примерно  9%   массы Солнца  -- сойдёт с главной последовательности  примерно через  2,4  триллиона лет?
 

[Skipper_NORTON]

dM6e это M6Ve, а не M5.0V. Так что карлик с абсолютной визуальной величиной +15m - это M6V.

 
О, извиняюсь, не заметил сразу.  Ок, тут
https://en.wikipedia.org/wiki/Red_dwarf
примерно то же самое. 
 
Для Вольф 424, она же FL Девы  - видимо масса немного  завышена,  она для такой светимости, и  M6V  - должна быть всё таки около 10%,  а не 11-12% как там указано.
 

красный карлик массой 0,1 массы Солнца перерабатывает в гелий на стадии главной последовательности (ГП) почти весь свой водород, тогда как звезда солнечной массы - лишь около 10%. Поэтому расчетная продолжительность стадии ГП у красного карлика массой 0,1 массы Солнца составляет 5,74 триллиона лет

 
Ну если 100% против 10%,  тогда 1,2  триллиона лет, которые рассчитал выше, нужно  умножать на 10.  Видимо, всё таки не весь водород перерабатывается
до схода с ГП,  если  карлик массой 0,1 массы Солнца - на ГП 5,74 триллиона лет.  
 
тогда  звезда с  массой 9% (TRAPPIST-1)  M7V - будет всё таки находиться на ГП,  примерно 10 триллионов лет! 
Вот теперь  всё стало на свои места. 
Живым существам отведен  срок,  еще 10 триллионов  лет.
 

а у минимально массивной звезды (0,08 массы Солнца) - 12 триллионов лет; все расчёты приведены для звёзд с солнечным составом.

 
А вот это уже совсем непонятно.  Если  8%  массы Солнца - нижняя граница разделяющая красных и коричневых карликов, то звезда с такой массой,
быстрее сбросит массу ниже критической  (на излучение то дефект массы есть!)  превратиться потом в коричневого карлика, который
позже, достаточно быстро остынет. 
(он быстрее остывает по времени, чем время, которое выгорает красный карлик. )
 
Вывод - всё таки звезды с массой  9%  могут пережить звезды с массой 8%  солнечных. 
 
И когда Солнце начнёт превращаться в красного гиганта, то можно заселить систему  этой звезды TRAPPIST-1 с  массой 9% солнечных,  M7V
и жить там все 10 триллионов лет,  когда он погаснет, то примерно в то время погаснет и самый последний красный карлик, и Вселенная погрузится в вечную тьму.
 

[ziggyStardust]

Живым существам отведен  срок,  еще 10 триллионов  лет.

Интересно, в нашей Галактике кто-то еще строит такие далекоидущие планы?

[Skipper_NORTON]

Живым существам отведен  срок,  еще 10 триллионов  лет.

Интересно, в нашей Галактике кто-то еще строит такие далекоидущие планы?

 
Не ну..  1) интересно какое будет будущее у Вселенной, и неужели вот так вся Вселенная должна умереть?
2) насколько достоверно то, что пишут аналитики,
 
3) наконец,  есть мысли и свой НФ-роман написать.  Типа некие исследователи,  построили суб-световой  корабль, разогнали его до 1-триллионного Лоренц-фактора,
полетали по Вселенной по своим часам  10 лет, и   остановились в какой нибудь галактике.
(захотелось им посмотреть и  изучить, какой будет Вселенная через  10 триллионов лет,)    

[Змей Петров]

Типа некие исследователи,  построили суб-световой  корабль, разогнали его до 1-триллионного Лоренц-фактора

Ну, как-то уж очень ненаучно для завсегдатая Астрофорума

[Skipper_NORTON]

Подобные скорости,  наверное, станут возможными, только после неких  новых изобретений,  типа 
"использовать магнитный монополь для защиты от косм. излучения",
"использовать энергию вакуума для разгона корабля, чтобы такую массу с собой не тащить"
ну и тому подобных.
 
А почему бы и нет?  E=mc^2  у вещества, но пишут же физики, создают всякие продвинутые модели Вселенной,
что и у самого вакуума возможно, есть некая энергия, которую можно забирать.
Что то типа,  сбор всей энергии вакуума (или энергии тёмной материи), вокруг корабля "на  расстоянии", причем в большом объеме,
она как бы телепортируется - корабль разгоняется, а вакуум меняет степень кривизны или  типа того.
 
Так что не считаю такие корабли со скоростью света,  чем то невозможным в принципе.