每一颗现在发光的恒星终将死亡，但有些恒星的寿命远长于其他恒星。我们46亿岁的太阳将在78亿年后萎缩成一颗白矮星。现在天文学家表示，猎户座南部的一颗昏暗的红矮星将比其他任何已被观测的恒星都长寿。“它实际上将比宇宙的当前年龄存在的时间更长——字面上是数万亿年，” 佐治亚州立大学的天文学家塞尔吉奥·迪特里希说。
矛盾的是，一颗恒星的质量越小，它的寿命就越长。大多数恒星，包括太阳，通过核反应将其中心的氢转化为氦来产生能量。由于这些恒星构成了绝大多数，天文学家称它们为主序星。对于这样一颗恒星来说，质量既是祝福也是负担。一方面，质量提供了驱动恒星的燃料。另一方面，恒星的质量越大，其中心就越热，这会加速核反应，使恒星发光更强烈并更快地耗尽燃料。
质量最小因此寿命最长的主序星，出生时只有太阳质量的8%到60%，是红矮星。红矮星凉爽、暗淡且体积小，数量超过所有其他恒星的总和，但它们太暗了，肉眼看不到一颗。最小和质量最小的红矮星将存在数万亿年。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保关于塑造当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
但是，一颗成功的恒星可以有多小和寿命有多长是有限度的。如果一颗有抱负的恒星诞生的质量太小，它就不是红矮星，而是一颗被称为棕矮星的失败的恒星。尽管名称如此，棕矮星在年轻时会发出红光——既来自其诞生的热量，也来自后来逐渐减少的核反应——然后褪色成黑色。由于年轻的棕矮星看起来像红矮星，因此通常很难区分两者。
为了找到这两种类型之间的分界线，迪特里希的团队计算了太阳附近63颗红矮星和棕矮星的大小。主序星和棕矮星的生命开始时都很大，然后在自身引力的作用下收缩。主序星会收缩，直到点燃其主要核燃料供应；恒星的质量越小，它就越小，收缩所需的时间就越长。棕矮星的质量甚至比红矮星还小，收缩所需的时间更长，那些足够年轻以至于能发出明显光芒的棕矮星比最小的红矮星更大。因此，如果观察一系列主序星和年轻的棕矮星，直径应该从明亮的黄色太阳到昏暗的红矮星逐渐减小，然后在达到棕矮星时增大。
迪特里希使用物理学定律——斯蒂芬-玻尔兹曼定律——从光度和温度计算出直径，该定律将所有三个量联系起来。光度需要测量红矮星和棕矮星的精确距离；温度则意味着观察它们发出的可见光和红外光。
然后，迪特里希绘制了直径与温度的图。“当你第一次看图表时，你的心会漏跳一拍，”他说。正如他的团队将在未来一期的《天文期刊》中报告的那样，该图显示最小直径为太阳的8.6%，与土星大小相同。这颗直径很小的恒星有着平凡的名字 2MASS J0523-1403，它位于天兔座中，距离我们40光年。“它看起来是一颗普通的恒星，恰好是我们发现的最小的恒星，因此可能具有最小的质量，” 迪特里希说。他说，这颗恒星刚好位于成功恒星和失败恒星之间的分界线之上，因为他发现较冷的物体略大。
由于其质量很小，这颗恒星发出的光很微弱。如果它取代太阳，它会看起来比满月还要暗淡。这颗恒星需要将近一年的时间才能产生我们太阳每小时释放的能量。如果它的质量是太阳的8%，它的寿命应该有12万亿年，随着它将其氢转化为氦，它会慢慢变得更热更亮。它最终会变成橙色，但永远达不到太阳目前光度的1%。然后它会冷却并褪色。
这颗长寿的恒星的光谱类型为 L2.5，表面温度为 2,075 开尔文，远低于太阳的 5,780 开尔文。但是理论模型预测，红矮星和棕矮星之间的分界线应该出现在更低的温度下。
事实上，加州理工学院的天文学家 J. 戴维·柯克帕特里克对迪特里希的结果持怀疑态度，部分原因是他的团队研究的恒星数量很少。“你有点受制于统计波动和小样本统计，”柯克帕特里克说。“他真正需要做的是获得更大的样本量，并进入[更低的温度]，看看他发现的最小半径是否真的成立。”
迪特里希计划观察太阳附近的其他恒星，但这需要花费数年时间。尽管如此，与他的团队突出显示的这颗小红星的预期寿命相比，这只是很短的时间。