W astronomii , A czerwony gwiazda ciągu głównego , powszechnie zwany czerwony karzeł , jest gwiazdą widmowego typu M V (czytaj „M pięć”), to znaczy powiedzieć gwiazda należąca do ciągu głównego ( jasność klasa V ) typ widmowy M (czerwona gwiazda). Tak zwane późne gwiazdy K ( najzimniejsze pomarańczowe karły ) są czasami zaliczane do czerwonych karłów.
Te gwiazdy nie są bardzo masywne i mają niską temperaturę. Mając masę od 0,075 do 0,4 masy Słońca (M ☉ ) i temperaturę na powierzchni poniżej 4000 K , są to słabe gwiazdy, z których największa emituje około 10% jasności Słońca . Poniżej 0,08 M ☉ , mamy do czynienia z substellar obiektu , o brązowy karzeł lub gigantycznej planety gazowej . Granica między gwiazdą czerwonego karła a gwiazdą brązowego karła typu widmowego M jest na ogół na poziomie typu M 6,5 .
Mówi się, że czerwone karły są zdecydowanie najliczniejszymi gwiazdami we Wszechświecie . Obecne modele gwiazd opisują je jako w pełni konwekcyjne , to znaczy wodór jest stale mieszany konwekcyjnie w całej gwieździe, tak że hel z reakcji proton-proton w jądrze gwiazdy nie może się tam gromadzić. Czerwone karły mogłyby więc świecić stosunkowo stabilnie przez setki miliardów lat, czyli kilkadziesiąt razy więcej niż wiek Wszechświata , co oznacza, że nie wszystkie obecne czerwone karły świecą, byłyby dopiero na początku swojego istnienia.
Pierwsze czerwone karły odkryto w XX th century , odpowiednio w roku 1915 do Proxima Centauri , aw 1916 dla gwiazdy Barnard przez amerykańskiego astronoma Edward Emerson Barnard .
Są typu widmowego „K” lub „M”. Mają masę od 8 do 40% masy Słońca (lub maksymalnie 60%) i temperaturę powierzchni niższą niż 3500 K . Ich jasność może być bardzo zmienna, ale jest znacznie niższa niż jasność Słońca : od mniej niż 0,001% jasności Słońca do 3 lub 4% co najwyżej dla tych większych. Są to gwiazdy, które weszły w ciąg główny, niezbyt masywne, nawet na granicy między obiektem podgwiazdowym ( brązowym karłem ) a gwiazdą . Ze względu na małą masę ich temperatura rdzenia nie jest bardzo wysoka.
Musimy zrobić różnicę z innym typem gwiazd, które można by nazwać czerwonymi karłami : gwiezdnymi zwłokami niezbyt masywnych gwiazd, białymi karłami, których światło słabło przez miliardy lat. Wydaje się, że białe karły nie ostygły na tyle, by świecić na czerwono i dlatego stały się „ czerwonymi karłami ” i a fortiori „ czarnymi karłami ”.
Pozwala jedynie na reakcje fuzji jądrowej typu łańcuch proton-proton, a konwersja wodoru do helu odbywa się tam z bardzo powolnym tempem. W rezultacie ich rezerwy wodoru powoli się wyczerpują. Dlatego gwiazdy te mają znacznie dłuższą żywotność niż Słońce , szacowaną na kilkadziesiąt do tysięcy miliardów lat. Im mniejsza masa czerwonego karła, tym dłuższa jest jego żywotność.
Energia wytwarzana w centrum czerwonych karłów jest transportowana na powierzchnię tylko przez konwekcję ze względu na nieprzezroczystość ich środowiska wewnętrznego. W przeciwieństwie do Słońca i innych masywniejszych gwiazd, hel nie gromadzi się zatem w centrum gwiazdy, ale krąży wewnątrz niej. Mogą zatem zużywać większą ilość wodoru.
Ze względu na niską temperaturę (również ze względu na ich małą masę), czerwone karły nigdy nie dotrzeć do etapu, w którym inne gwiazdy rozpocząć fuzję z helem i tak się nigdy gigantyczny czerwony . Kurczą się i nagrzewają powoli, aż cały wodór zostanie zużyty. Tak czy inaczej, od Wielkiego Wybuchu minęło zbyt mało czasu, aby ktokolwiek zaobserwował końcową sekwencję czerwonego karła .
Zagadką do dziś nierozwiązaną jest brak czerwonych karłów pozbawionych metali (w astronomii metal jest pierwiastkiem cięższym od wodoru i helu ). W rzeczywistości teoria Wielkiego Wybuchu przewiduje, że gwiazdy pierwszej generacji powinny zawierać tylko śladowe ilości wodoru, helu i litu. Gdyby ta pierwsza generacja gwiazd miała czerwone karły, powinniśmy je dzisiaj zobaczyć, ale tak nie jest. Obecnie preferowanym wyjaśnieniem jest to, że tylko bardzo masywne gwiazdy należące do populacji III mogły powstać przy braku ciężkich pierwiastków we wszechświecie. Gwiazdy te, o bardzo krótkim okresie życia, uwalniały ciężkie pierwiastki do ośrodka międzygwiazdowego, co następnie umożliwiło powstawanie czerwonych karłów.
Czerwone karły to prawdopodobnie najliczniejsze gwiazdy we Wszechświecie .
Proxima Centauri , najbliższa nam gwiazda, lub Gwiazda Barnarda ( układ 2 E w odległości 6 lat świetlnych, samotny jak Słońce) to czerwone karły, podobnie jak pozostałe dwadzieścia z trzydziestu najbliższych gwiazd, jak Wilk 359 na przykład lub główny składnik WISE 0720-0846 (znany jako gwiazda Scholza ) odkryty w 2013 roku.
Reprezentowałyby 80-85% gwiazd w naszej galaktyce, co odpowiadałoby w przybliżeniu „160 miliardom z 200 miliardów gwiazd w Drodze Mlecznej”.