時(shí)間：2025-12-08 02:30:28 來源：桑間濮上網(wǎng)

（神秘的美國地球uux.cn）據(jù)美國國家航空航天局·韋伯望遠(yuǎn)鏡小組：棕矮星是跨越恒星和行星分界線的物體。它們像恒星一樣形成，航空航天褐矮密度越來越大，韋伯足以在自身重力下坍縮，發(fā)現(xiàn)浮但它們永遠(yuǎn)不會變得足夠致密和熱，由漂以開始融合氫并變成恒星。美國在天平的航空航天褐矮低端，一些褐矮星可與巨行星相媲美，韋伯其質(zhì)量僅為木星的發(fā)現(xiàn)浮幾倍。
最小的由漂星星是什么？
天文學(xué)家試圖確定能夠以類似恒星的方式形成的最小物體。一個(gè)使用美國國家航空航天局詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的美國團(tuán)隊(duì)已經(jīng)確認(rèn)了新的記錄保持者:一顆微小的自由漂浮的褐矮星，其質(zhì)量只有木星的航空航天褐矮三到四倍。
“你會在每本天文學(xué)教科書中發(fā)現(xiàn)一個(gè)基本問題，韋伯最小的發(fā)現(xiàn)浮恒星是什么？這就是我們試圖回答的問題，”賓夕法尼亞州立大學(xué)的由漂主要作者凱文·魯曼解釋道。
搜索策略
為了定位這顆新發(fā)現(xiàn)的褐矮星，盧曼和他的同事卡塔琳娜·阿爾維斯·德·奧利維拉(Catarina Alves de Oliveira)選擇研究星團(tuán)IC 348，它位于英仙座恒星形成區(qū)，距離我們大約1000光年。這個(gè)星團(tuán)很年輕，大約只有500萬年。因此，任何棕矮星在紅外光下仍會相對明亮，因其形成時(shí)的熱量而發(fā)光。
該團(tuán)隊(duì)首先使用韋伯的NIRCam(近紅外相機(jī))對星團(tuán)中心進(jìn)行成像，以根據(jù)亮度和顏色識別褐矮星候選星。他們使用韋伯的NIRSpec(近紅外光譜儀)微型快門陣列追蹤最有希望的目標(biāo)。

這張圖片來自美國國家航空航天局詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡上的NIRCam(近紅外照相機(jī))儀器，顯示了星團(tuán)IC 348的中央部分。填充圖像的纖細(xì)的幕簾是星際物質(zhì)，反射來自星團(tuán)恒星的光——這就是所謂的反射星云。這種物質(zhì)還包括被稱為多環(huán)芳烴(PAHs)的含碳分子。來自星團(tuán)中最大質(zhì)量恒星的風(fēng)可能有助于塑造在視野右側(cè)看到的大環(huán)。圖像：uux.cn/美國國家航空航天局、歐空局、加空局、STScI、K. Luhman(賓夕法尼亞州立大學(xué))和C. Alves de Oliveira(歐空局)
韋伯的紅外敏感度至關(guān)重要，這使得該團(tuán)隊(duì)能夠比地面望遠(yuǎn)鏡探測到更微弱的物體。此外，韋伯敏銳的視覺使他們能夠確定哪些紅色物體是精確的褐矮星，哪些是blobby背景星系。
這一篩選過程導(dǎo)致了三個(gè)有趣的目標(biāo)，重量為三到八個(gè)木星質(zhì)量，表面溫度從1500到2800華氏度(830到1500攝氏度)不等。根據(jù)計(jì)算機(jī)模型，其中最小的一顆重量只有木星的三到四倍。
解釋如此小的褐矮星是如何形成的在理論上具有挑戰(zhàn)性。一團(tuán)又重又密的氣體云有足夠的引力坍縮并形成一顆恒星。然而，由于其引力較弱，小云塌縮形成褐矮星應(yīng)該更困難，對于具有巨行星質(zhì)量的褐矮星來說尤其如此。
“對于目前的模型來說，在恒星周圍的圓盤中制造巨大的行星非常容易，”歐洲航天局(ESA)的首席研究員Catarina Alves de Oliveira說。“但在這個(gè)星團(tuán)中，這個(gè)物體不太可能形成于一個(gè)圓盤中，而是像恒星一樣形成，而且質(zhì)量是木星的3倍，比我們的太陽小300倍。所以我們不得不問，恒星形成過程是如何在如此非常非常小的質(zhì)量下運(yùn)作的？”
神秘分子
除了提供恒星形成過程的線索，微小的褐矮星還可以幫助天文學(xué)家更好地了解系外行星。質(zhì)量最小的棕矮星與最大的系外行星重疊；因此，它們應(yīng)該具有一些相似的性質(zhì)。然而，一顆自由漂浮的褐矮星比一顆巨大的系外行星更容易研究，因?yàn)楹笳唠[藏在其宿主恒星的強(qiáng)光下。
本次調(diào)查中發(fā)現(xiàn)的兩顆褐矮星顯示了一種未知碳?xì)浠衔锏墓庾V特征，或者同時(shí)含有氫和碳原子的分子。美國國家航空航天局的卡西尼任務(wù)在土星及其衛(wèi)星泰坦的大氣中也探測到了同樣的紅外信號。在星際介質(zhì)或恒星間的氣體中也發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象。
“這是我們第一次在太陽系以外的物體的大氣中探測到這種分子，”阿爾維斯·德·奧利維拉解釋道。“褐矮星大氣模型并不能預(yù)測它的存在。我們正在觀察比以往任何時(shí)候都更年輕、質(zhì)量更輕的物體，我們看到了一些新的和意想不到的東西。”

這張圖片來自美國國家航空航天局詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡上的NIRCam(近紅外照相機(jī))儀器，顯示了星團(tuán)IC 348的中央部分。天文學(xué)家在星團(tuán)中搜尋微小的自由漂浮的褐矮星:太小而不能成為恒星，但比大多數(shù)行星都大的物體。他們發(fā)現(xiàn)了三顆質(zhì)量不到木星八倍的褐矮星，它們在主圖中被圈起來，并顯示在右側(cè)的詳圖中。最小的重量只有木星的三到四倍，挑戰(zhàn)了恒星形成的理論。圖像：uux.cn/美國國家航空航天局、歐空局、加空局、STScI、K. Luhman(賓夕法尼亞州立大學(xué))和C. Alves de Oliveira(歐空局)
褐矮星還是流氓星球？
由于這些物體完全在大行星的質(zhì)量范圍內(nèi)，這就提出了一個(gè)問題，即它們是否真的是褐矮星，或者它們是否真的是從行星系統(tǒng)中被驅(qū)逐出來的流氓行星。雖然該團(tuán)隊(duì)不能排除后者，但他們認(rèn)為，他們更有可能是一顆褐矮星，而不是一顆被驅(qū)逐的行星。
一顆被噴射的巨行星不太可能存在，原因有二。首先，與質(zhì)量較小的行星相比，這樣的行星通常不常見。第二，大多數(shù)恒星都是低質(zhì)量恒星，巨行星在那些恒星中尤其罕見。因此，IC 348中的大多數(shù)恒星(低質(zhì)量恒星)不太可能產(chǎn)生如此大質(zhì)量的行星。此外，由于星團(tuán)只有500萬年，可能沒有足夠的時(shí)間形成巨型行星，然后將其逐出系統(tǒng)。
更多此類物體的發(fā)現(xiàn)將有助于弄清它們的狀況。理論表明，流氓行星更有可能在星團(tuán)的外圍被發(fā)現(xiàn)，因此如果它們存在于IC 348內(nèi)，擴(kuò)大搜索范圍可能會識別它們。
未來的工作可能還包括更長的調(diào)查，可以檢測更微弱，更小的物體。該小組進(jìn)行的短期調(diào)查預(yù)計(jì)將探測到質(zhì)量為木星兩倍的物體。更長時(shí)間的觀測很容易達(dá)到木星的質(zhì)量。
這些觀察作為保證時(shí)間觀察計(jì)劃1229的一部分。結(jié)果發(fā)表在《天文學(xué)雜志》上。
詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡是世界上首屈一指的太空科學(xué)天文臺。韋伯正在解開我們太陽系的謎團(tuán)，觀察其他恒星周圍的遙遠(yuǎn)世界，探索我們宇宙的神秘結(jié)構(gòu)和起源以及我們在其中的位置。Webb是由美國國家航空航天局及其合作伙伴ESA(歐洲航天局)和加拿大航天局領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國際項(xiàng)目。

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