Punainen kääpiö

Punainen kääpiö on himmeä punainen tähti, joka on Aurinkoa kevyempi, pienempi, viileämpi ja himmeämpi. Noin neljä viidesosaa Linnunradan tähdistä on punaisia kääpiöitä. Tällöin punaiset kääpiöt ovat Linnunradan yleisin tähtityyppi, ja moni Auringon lähitähti on punainen kääpiö.

Punaisen kääpiön spektriluokka on M, lisämääre V. Punaisen kääpiön läpimitta on 10–50 % Auringon läpimitasta eli noin 140 000–695 000 kilometriä. Pieni punainen kääpiö on suunnilleen Jupiterin kokoinen. Viileytensä vuoksi punainen kääpiö säteilee runsaasti infrapunasäteilyä. Monissa punaisissa kääpiöissä tapahtuu voimakkaita purkauksia, flareja. Lisäksi on suuria tähdenpilkkuja. Punaiset kääpiöt ovat pitkäikäisiä, koska ne viileytensä takia polttavat vetyä hitaasti. Punaisia kääpiöitä kevyemmät tähdet ovat ruskeita kääpiöitä. Yhä kiistellään, missä määrin punaisilla kääpiöillä voisi olla elinkelpoisia planeettoja.

Proxima Centauri on Aurinkoa lähin tähti, joka sijaitsee 4,22 valovuoden päässä Auringosta. Se on punainen kääpiö jonka spektrityyppi on M5.5 eV ja magnitudi 15,45 MV. Proximan pintalämpötila on 3 040 K ja luminositeetti 0,000138 L☉ sekä säde 0,145 R☉ ja massa 0,123 M☉.

Ominaisuudet 
Yleensä punainen kääpiö kuuluu pääsarjaan. Koska se polttaa vetyä ”säästöliekillä”, sen keskustan lämpötila ei ole suuri ja se kestää pidempään. Vakaa pääsarjavaihe kestää kymmeniä miljardeja vuosia ja hiipuu vähitellen valkoiseksi kääpiöksi. Jos punaisen kääpiön massa on alle 0,26 Auringon massaa, siitä ei tule punaista jättiläistä kuten Auringosta. Nuoressa punaisessa kääpiössä tapahtuu erittäin voimakkaita leimahduksia eli roihupurkauksia. Ne voivat säteillä jopa 10 000 kertaa enemmän röntgensäteitä kuin Auringon soihdut.

Punaisia kääpiöitä on paljon, noin 75–90 % kaikista tähdistä, mutta vain harvoja niistä havaitaan. Hyvin suuri osa punaisen kääpiön säteilystä on silmille näkymätöntä infrapunasäteilyä. Punaiset kääpiöt tekee yleisiksi niiden oletettu suuri syntymismäärä kullakin kerralla ja niiden pitkä elinikä. Punaiset kääpiöt eivät auringon tapaan kehity jättiläistähdiksi, vaan himmenevät pikkuhiljaa ”mustiksi kääpiöiksi”. Tunnettuja punaisia kääpiöitä ovat Barnardin tähti, kaksoistähti Kruger 60:n molemmat komponentit A ja B, Gliese 229 A, AU Microscopii ja Lalande 21185.

Elinkelpoisten planeettojen mahdollisuus 

Koska pitkäikäisiä punaisia kääpiöitä on paljon, tutkijoita kiinnostaa näitä tähtiä kiertävien planeettojen elinkelpoisuus. 

Punaisen kääpiön elinkelpoinen vyöhyke on paljon tähteä lähempänä kuin Auringon vastaava vyöhyke. Niinpä keskustähden vetovoima on siellä niin suuri, että se riittää pysäyttämään planeetan pyörimisen melko nopeasti. Tällöin planeetan valoisa pallonpuolisko on liian kuuma ja pimeä puolestaan kylmä. Elämää voi tällöin olla vain kapealla vyöhykkeellä planeetan valon ja varjon rajan lähellä. Mutta jos paksu kaasukehä, pilvet ja/tai suuri meri tasaavat lämpötiloja, planeetta voi olla elinkelpoinen.
Vahingollista elämän kannalta luultavasti on, että lähellä olevan keskustähden voimakkaat vuorovesivoimat luovat runsasta tulivuoritoimintaa. Purkauskaasujen takia syntyy karkaava kasvihuone-ilmiö, joka kuumentaa planeetan ”vuorovesi-Venukseksi”. Tällöin planeetan pinnalla vallitsee satojen asteiden lämpötila. Ilmiö vaikuttaa eniten myöhäisen spektriluokan punaisilla kääpiöillä, suurilla planeettojen massoilla ja soikeilla radoilla.

Lisäksi monet punaiset kääpiöt ovat aktiivisia, eli niissä on suuria tähdenpilkkuja ja valtavia roihupurkauksia. Aktiivisuus aiheuttaa planeetan pinnalla suuria lämpötilojen vaihtelua. Lisäksi lähellä tähteä oleva planeetta saa runsasta ultravioletti- ja röntgensäteilyä, jotka yhdessä tähtituulen kanssa kuorivat planeetan kaasukehän pois. Jotkut tutkijat ovat myös väittäneet, että punaisille kääpiöille syntyy helposti vedettömiä planeettoja jo planeettojen syntyvaiheessa. Toisaalta punainen kääpiö on pitkäikäinen ja näitä tähtiä on paljon. Kylmällä vyöhykkeellä syntynyt mini-neptunus saattaa ajan mukana ajautua elinkelpoiselle vyöhykkeelle. Tällöin mini-neptunuksen kaasuvaippa katoaa, ja siitä tulee ehkä elämälle otollinen valtameriplaneetta.

Numerotietoja punaisista kääpiöistä 

Spektriluokka on dM tai MV.
Niiden kirkkaus on alle 1/10 Auringon kirkkaudesta.
Massa noin 0,08–0,5 Auringon massaa (M☉)
Säde 0,1–0,6 Auringon sädettä.
Pintalämpötilat ovat noin 2 400 – 3 500 K:n paikkeilla 
Luminositeetti joskus alle 1 / 10 000 L☉.
MV on alle +9,0 ja yli +16,0
Luminositeetti alle 0,1 L☉.

Lähteet

Aiheesta muualla