第128章 LHS 2090（M6．5V型红矮星）（2/2）

作为一颗典型的晚型M矮星，LHS 2090的质量估计仅为太阳质量的9%-11%，相当于约95-115个木星质量，刚好位于恒星与褐矮星的质量分界线之上。

这颗恒星的表面温度约为2,800开尔文，比太阳的5,800开尔文低得多，导致其辐射能量主要集中在红外波段。

在可见光波段，LHS 2090的亮度仅为太阳的0.003%，即使在如此近的距离上，也需要中等口径的天文望远镜才能观测到。然而，在红外波段（如2微米附近），它的亮度可达太阳的0.3%，这一特性使得红外天文观测成为研究此类恒星的主要手段。

自转特性与年龄线索

LHS 2090最引人注目的特征之一是其异常缓慢的自转速度。

通过高分辨率光谱分析，天文学家发现其自转速度（v s i）小于2 k/s，可能低至1 k/s。这一数值远低于典型M型矮星的自转速度（通常为5-10 k/s），暗示着这颗恒星可能已经经历了极长时间的角动量损失。

恒星自转速度的减慢主要源于恒星风带来的磁制动效应。

根据恒星自转演化模型，LHS 2090如此缓慢的自转可能意味着它的年龄远高于银河系盘的平均年龄（约80-100亿年），甚至可能属于银河系古老的厚盘或晕族恒星。

这一推论得到了其空间运动学数据的支持——LHS 2090显示出相对于太阳的较大垂直运动速度，这是古老恒星群体的典型特征。

如果这一年龄估计得到确认，LHS 2090将成为已知最古老的M型矮星之一，为研究早期宇宙中恒星形成环境提供了活化石般的样本。

磁活动与耀发特性

尽管LHS 2090的自转缓慢，但它仍然表现出间歇性的磁活动特征。

长期的光变监测记录到多次微弱的耀发事件，幅度通常在0.1-0.3星等之间，持续时间为几分钟到数小时。

这些耀发的能量比年轻活跃红矮星（如比邻星）的典型耀发小1-2个数量级，但比完全宁静的老年红矮星（如巴纳德星）更为频繁。

这种中等水平的磁活动为研究低质量恒星晚期的磁场产生机制提供了重要线索。

根据发电机理论，恒星磁场的产生需要对流运动和自转的共同作用。LHS 2090的情况表明，即使自转已经大幅减慢，深层对流区仍能维持一定程度的磁场活动。

通过分析这些耀发的光谱特征，天文学家发现其发射线比例与年轻红矮星存在系统性差异，可能反映了不同年龄阶段恒星大气加热机制的演变。

金属丰度与化学演化

LHS 2090的化学组成研究揭示了一个有趣的反常现象：

尽管其运动学特征暗示古老年龄，但光谱分析却显示其金属丰度（[Fe/H]）接近太阳值，约为-0.2到0.0 dex。

这一发现挑战了传统的银河系化学演化图景，即古老的恒星通常具有较低的金属含量。

对这一矛盾的可能解释包括：

1. LHS 2090可能形成于一个金属丰度异常高的局部分子云区域；

2.它可能经历了与星际介质的物质交换，增加了表面金属含量；

3.现有的金属丰度测定方法对如此低温的恒星可能存在系统偏差。

解决这一谜题需要更精确的元素丰度测量，特别是α元素（如氧、镁）与铁的比例，这将有助于确定其形成的星际环境特征。

近期使用甚大望远镜（VLT）的CRIRES+光谱仪进行的近红外观测，已经开始提供碳、氧和铁的更精确丰度比，初步结果显示其α/Fe比例确实略高于太阳附近年轻恒星的平均值，支持其较为古老的起源。

可能的行星系统

虽然目前尚未在LHS 2090周围发现系外行星，但它的特性使其成为行星搜寻的重要目标。

红矮星的行星系统具有几个独特的观测优势：

由于恒星质量低，行星引起的径向速度信号更强；

由于恒星尺寸小，凌星行星造成的遮光比例更大。

此外，古老红矮星周围的行星可能经历了与年轻系统完全不同的演化环境。

针对LHS 2090的精密径向速度观测已经排除了近距离（＜0.1 AU）存在木星质量以上行星的可能性，但对地球质量级别的行星仍然保持开放。

考虑到其可能的古老年龄，任何围绕LHS 2090运行的行星都将有足够时间发展出复杂的演化历史，这对研究行星大气长期演化、潮汐相互作用以及宜居性持续时间等课题具有特殊价值。

作为基准星的校准作用

LHS 2090在天体物理研究中还扮演着重要的基准星角色。由于其距离精确已知且相对邻近，它被广泛用作：

- 低质量恒星理论模型的检验样本，特别是针对对流超射、不透明度计算等不确定物理过程的验证；

- 近红外光度标准和光谱标准，帮助校准对更遥远恒星的观测；

- 恒星活动-年龄关系的校准点，特别是研究自转减速时标与质量的关系。

在詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的时代，LHS 2090这类精确测光的低温恒星成为绝对通量校准的关键参考源。其稳定的光度和丰富的光谱特征使其成为测试新型红外仪器性能的理想目标。

与邻近恒星系统的比较

将LHS 2090置于太阳系邻近恒星的大背景下进行比较研究，可以揭示更多有趣的现象。

在距离太阳25光年范围内，已知存在约30颗与LHS 2090光谱型相似的M5-M7型矮星，但其中绝大多数显示出更快的自转和更强的磁活动。

这种差异可能反映了恒星形成率随时间的变化——LHS 2090可能形成于恒星形成活动较弱的早期宇宙时期。

特别值得注意的是，LHS 2090的物理特性与着名的巴纳德星（Barnards Star）有许多相似之处：

两者都是高龄、低活动性的M型矮星，但巴纳德星显示出更强的自行运动和更低的金属丰度。

这种对比暗示即使在古老的恒星群体中，也可能存在显着的化学和动力学多样性，反映了银河系不同组成部分的复杂形成历史。

观测技术挑战与突破

研究LHS 2090这样的极低温恒星面临诸多技术挑战。

其辐射峰值位于近红外（1.2-1.5微米），而地球大气中的水蒸气吸收使得地面观测变得困难。解决方案包括：

- 使用位于高海拔干旱地区的红外望远镜（如智利的VLT）；

- 发展先进的大气校正技术，利用激光导星实时测量大气扰动；

- 依赖太空望远镜（如哈勃、斯皮策和JWST）避开大气干扰。

在光谱分析方面，LHS 2090的低温导致其光谱中布满数以千计的分子吸收线（主要是TiO、VO、H2O等），这些谱线严重混合重叠，使得传统的谱线拟合方法效果有限。

最新的解决方案采用全光谱匹配技术，将观测光谱与三维恒星大气模型生成的合成光谱直接比较，通过机器学习算法优化参数拟合。

理论研究意义

LHS 2090对恒星物理理论研究提出了若干关键问题：

1.质量-年龄-自转关系：现有理论难以解释为何某些低质量恒星能保持快速自转数十亿年，而LHS 2090却如此早地减速；

2.金属丰度与运动学的矛盾：需要新的化学演化模型来解释为何某些古老恒星能保持较高金属丰度；

3.磁活动寿命：挑战了关于低质量恒星磁场持续时间的传统认知。

这些问题的研究不仅有助于完善恒星物理理论，也对理解星系形成与演化、行星系统长期稳定性乃至宇宙生命出现的时间窗口等更广泛的课题产生深远影响。LHS 2090作为一颗普通却又特殊的红矮星，将继续在天文学研究中扮演重要角色，帮助科学家揭开银河系演化历史的神秘面纱。