打开网易新闻 查看更多图片

这个是詹姆斯韦伯望远镜于2023年12月13日公布的一张图片,在这张图片中,天文学家发现了三个特殊的天体,一种非常非常小的"恒星"--褐矮星

星团IC 348

上一期我们讲了韦伯拍摄的赫比格-哈罗天体:HH797。

HH797

不知道大家还有没有印象,HH797所在的位置是位于一个被称为IC348星团的附近,很巧,天文学家这次发现的褐矮星,就是在这个星团之中。

打开网易新闻 查看更多图片

IC348位于英仙座,距离我们大约1000光年。

IC 348

这是一个非常年轻的星团,它由星云和大约400颗恒星组成,这400颗恒星的年龄普遍在五百万年左右。

韦伯拍摄IC 348

这比起太阳46亿年的历史就太年轻了,基本是处于婴儿时期,还在成长阶段。

所以用望远镜观测这处星团,你会发现,这里的大部分恒星还在吸食周围的气体物质。

2013年的时候,哈勃就曾在这里观测到恒星的成长,它们正在吸食物质的现象。

打开网易新闻 查看更多图片

哈勃拍摄

那一闪一闪的光芒,好像烟花一样绽放,闪烁的周期为25.3天,这是两颗恒星互相缠绕拖拽周围气体物质时发生的闪烁,很梦幻。

这个便是IC348星团的魅力所在,它处处充满着创世的神奇

也正是因为这个(年轻)特点,天文学家才能在此发现褐矮星的踪迹。

褐矮星

褐矮星是一种特殊的天体,它是于1995年才被确认存在的一类天体,它是恒星进化过程中失败的产物,被称为失败的恒星

恒星现在我们知道,它是由星云演化而来。

恒星形成示意

而星云最初演化为恒星时,首先它会形成一个名叫原恒星的天体。

原恒星示意

这是形成恒星最为关键的一步,原恒星形成时它会被星云包裹在中央,这些星云便是它之后的食物,它会不断的吸食这些物质从而成长。

那么成长的过程中会存在两种结果。

第一种结果:原恒星吸收足够多的物质,使得内核可以产生让氢发生聚变的温度和压力,也就是质量达到可以启动内核氢的聚变反应,那么这个时候,原恒星则成功演化为了一颗真正的恒星,一颗可以持续发光发热的恒星。

恒星

第二种情况则是:原恒星吸食物质,但吸食的量不足以启动内核氢的聚变反应,虽然这时它依旧发光发热,但它的能量来源主要是依靠最初引力能积攒的热量,或者内核一小部分氘的聚变反应,时间长了这部分热量就会散去,它也就会逐渐变暗,直到最后暗到没有可见光的辐射。

那么它也不再明亮,所以即使最初它也像恒星一样,都是由原恒星演化而来,但它并不能像一颗真正的恒星那样,一直持续的发光发热,这时啊,它便进化成了褐矮星一类没有成功启动内核聚变反应的恒星

打开网易新闻 查看更多图片

褐矮星示意

其实这个时候严格意义上来讲,它已经不属于恒星的范畴了,而像一类超大号的气态巨星,但和行星也有一定的区别,它和行星的起源不同,行星是起源于恒星周围的行星盘中,也就是围绕原恒星最初那个尘埃盘,所以行星一般不会单独的出现,它会围绕着恒星,而褐矮星则是由中心的原恒星演化,它可以单独的存在。

亚毫米望远镜拍摄原行星盘

所以当天文学家在IC348中发现3颗独立,且质量又比恒星小的多的光点时,就怀疑它们可能是褐矮星,当然期间也有怀疑它们可能是流浪的行星,就是逃离恒星引力独立存在的行星,但想到IC348仅仅大约500万年的历史,行星这时才正在形成中,所以它们是不可能逃离恒星的束缚的,所以这3个小点,大概率就是褐矮星了。

3个独立亮点

极限质量

那么根据数据的分析,这三颗褐矮星的质量最大不超过8倍木星质量,其中最小的一颗仅仅只有3-4倍木星的质量,很意外的一个数据,这样小的质量,挑战着目前的理论极限,理论预测呢,褐矮星的最小质量应为13倍木星质量,显然这三颗褐矮星都是小于理论质量,尤其是那个3-4倍木星质量的。

3颗褐矮星

这三颗褐矮星的表面温度,预估是在800到1500摄氏度,这为和一类被称为热木行星的温度相差不多。

褐矮星是进化恒星失败的产物,那么它们的存在则表明,恒星的形成是有一个质量的限制,也就是恒星的形成,是有一个最低的质量,这个质量天文学家预估为0.08个太阳质量,小于这个质量,恒星将无法启动内核氢的聚变反应,所以它也就无法形成恒星。

当然这个0.08太阳质量,也只是理论的推测,实际或许不是这样,所以观测褐矮星可以帮助天文学家研究恒星最小的极限,它在什么质量下是褐矮星、什么质量下是恒星,这是一个有关恒星界限的问题。

太阳(黄矮星)、褐矮星、木星对比

天文学家真正确认褐矮星的存在是于1995年,是在距地球19光年的天兔座发现一颗褐矮星--GL229b,这是一个双星系统,由红矮星229A和褐矮星229B组成。

这颗褐矮星的质量,大约为木星的60倍。

中间小点为229B

那么从1995年首次发现到如今,天文学家已经确认了数千颗这样的天体,通过这数千个样本的研究,天文学家发现,虽然它不是真正的恒星,但它也有一些同恒星一样的特征。

比如,拥有伴星,像哈勃拍到的下面这两颗相互绕转的褐矮星。

哈勃拍摄两颗褐矮星

还比如,它们也可以像恒星一样拥有行星,比如这个2M1207。

左下红点为行星2M1207b

它是第一个发现存在行星的褐矮星,所以,即使褐矮星是失败的恒星,但有些性质它还是和恒星一样的。

好了,这个就是有关韦伯的这次拍摄和褐矮星的一些介绍,那本期视频就到这里。

我是腾宝,一个热爱天文的科普创作者,还希望大家多多关注与支持。

【点击主页,查看更多宇宙探索视频】