韦伯发现的最小的自由漂浮褐矮星

　　利用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜，天文学家已经确定了可以以类似恒星的方式形成的最小物体——一颗自由漂浮的褐矮星，质量只有木星的三到四倍。

　　“你会在每一本天文学教科书中发现一个基本问题，最小的恒星是什么?”这就是我们试图回答的问题，”宾夕法尼亚州立大学的首席作者凯文·鲁曼解释说。

　　研究结果发表在《天文学杂志》上。

　　褐矮星是位于恒星和行星之间的天体。它们的形成方式与恒星相似，它们的密度越来越大，以至于在自身引力的作用下坍塌。

　　然而，它们的密度和温度永远不会高到足以使氢聚变形成恒星。

　　一些褐矮星的质量较低，与巨行星相当。在这样的大小下，它们的质量只有木星的几倍。

　　为了发现这颗褐矮星，研究小组研究了位于英仙座恒星形成区约1000光年远的星团IC 348。这个星团只有大约500万年的历史。

　　由于这个星团还很年轻，任何褐矮星在红外光下都是明亮的，因为它们形成时的热量而发光。

　　利用韦伯的NIRCam，研究小组首先对星团的中心进行了成像，根据它们的亮度和颜色来识别棕矮星候选者。最有希望的目标是使用韦伯的NIRSpec微快门阵列进行跟踪。

　　韦伯对红外线的敏感度使该团队能够识别比地面望远镜更微弱的物体。望远镜的锐利视野也有助于确定哪些红色物体是精确的褐矮星，而不是斑点状的背景星系。

　　在这个过程中，研究小组确定了三个目标，它们的质量为3到8个木星的质量，表面温度在1500到2800华氏度之间。

　　根据计算机模型，最小的褐矮星的重量是木星的三到四倍。

　　要解释如此小的褐矮星是如何形成的，在理论上是具有挑战性的。一团重而密的气体云有足够的引力坍缩形成恒星。

　　然而，由于褐矮星的引力较弱，小云层坍缩形成褐矮星的难度更大。对于拥有巨行星质量的褐矮星来说尤其如此。

　　欧空局的Catarina Alves de Oliveira是观测项目的首席研究员，他说:“目前的模型很容易在恒星周围的圆盘上制造巨大的行星。”

　　“但在这个星团中，这个物体不太可能形成圆盘，而是像恒星一样形成，3个木星的质量比我们的太阳小300倍。所以我们不得不问，恒星的形成过程是如何在如此小的质量下进行的?”

　　微小的褐矮星可以帮助天文学家更好地了解系外行星，因为其中最小的褐矮星与最大的系外行星重叠。因此，预计它们将具有相似的性质。

　　然而，一颗自由漂浮的褐矮星比一颗巨大的系外行星更容易研究，因为后者被其主恒星的眩光所掩盖。

　　在这次调查中，发现的两颗褐矮星的光谱特征是一种含有氢和碳原子的未知碳氢化合物。这种红外信号也被美国宇航局的卡西尼号探测器在土星大气层和星际介质中探测到。

　　“这是我们第一次在太阳系外的大气中探测到这种分子，”Alves de Oliveira解释说。

　　“棕矮星大气模型并不能预测它的存在。我们正在研究比以往任何时候都更年轻、质量更低的天体，我们看到了一些新的、意想不到的东西。”

　　由于这些天体在巨行星的质量范围内，这就提出了它们是褐矮星还是从行星系统中喷出的流浪行星的问题。虽然研究小组不能排除流浪行星理论，但他们认为这些物体更有可能是褐矮星。

　　一颗被喷射出来的巨行星不太可能存在，原因有二。首先，与质量较小的行星相比，这样的行星通常是不常见的。其次，大多数恒星都是低质量的，在这些恒星中很少有巨行星。

　　正因为如此，星团中的恒星不太可能产生大质量的行星。由于这个星团很年轻，可能没有足够的时间让巨大的行星形成并被喷射出去。

　　类似物体的发现将有助于澄清它们的地位。流浪行星很可能会在一个星团的外围被发现，所以在未来，应该扩大搜索范围，以确定它们是否存在于星团内。

　　该团队还可能进行长期调查，以便在未来探测到更微弱和更小的物体。