它們(men) 比恒星小，是一種低溫且昏暗的星球；它們(men) 的質量卻比行星大，甚至擁有圍繞自己運行的行星；它們(men) 是宇宙中的“少數派”，很難被發現，關(guan) 於(yu) 它們(men) 的半徑、質量、年齡、光度等都披著神秘麵紗……

　　它們(men) 就是褐矮星。近日，天文學家偶然發現了一個(ge) 罕見的褐矮星食雙星係統，相關(guan) 研究成果發表在《自然·天文學》期刊上。

　　失敗的恒星

　　“褐矮星也被稱作‘失敗的恒星’，它們(men) 內(nei) 部沒有像恒星那樣穩定的氫核聚變反應，所以它們(men) 的光度和溫度會(hui) 隨著時間不斷降低，是一種非常獨特的天體(ti) 。”南京大學天文與(yu) 空間學院副教授張曾華告訴科技日報記者。

　　第一顆褐矮星於(yu) 1995年被發現。此後，科學家使用光學和紅外望遠鏡發現了幾千顆褐矮星。有一些天體(ti) 被稱為(wei) 紅矮星、白矮星、巨星、亞(ya) 巨星等，但它們(men) 都是恒星在不同演化階段的名稱。而褐矮星屬於(yu) “亞(ya) 恒星”天體(ti) ，與(yu) 以上幾類恒星都不同。

　　此次發現的褐矮星食雙星係統更為(wei) 罕見，這是人類曆史上第三次發現這種係統。“所謂食雙星，是一種雙星係統，這類雙星的軌道平麵傾(qing) 角剛好與(yu) 我們(men) 的視線方向非常接近，而軌道周期又相對較短。這樣，兩(liang) 顆伴星在相互繞轉過程中，會(hui) 周期性地相互遮擋。”張曾華說，此次發現褐矮星食雙星，源於(yu) 一次偶然的“邂逅”：科學家在一次觀測中，把一台望遠鏡對準了一顆已知的褐矮星。但突然之間，這個(ge) 天體(ti) 似乎變暗了大約90分鍾，這表明剛剛發生了掩食。因此，科學家很快意識到，他們(men) 看到的可能是一對褐矮食雙星。

　　在銀河係中，褐矮星的數目大概隻有恒星的五分之一。而且，褐矮星的直徑比恒星的更小，因而發生掩食的概率更低。這也就導致它們(men) 難以被發現，到目前為(wei) 止，我們(men) 隻發現了三個(ge) 褐矮星食雙星係統。

　　“這次發現的褐矮星食雙星係統是這三者中最特別的。”張曾華說，首先是因為(wei) 兩(liang) 顆伴星的光譜吸收線都可以直接觀測到，進而可以分別測量兩(liang) 者的徑向速度，所以能更準確地直接測量它們(men) 的質量和半徑；其次，在這個(ge) 褐矮星食雙星係統250個(ge) 天文單位（一個(ge) 天文單位為(wei) 日地平均距離，約為(wei) 1.5億(yi) 千米）外，還有一個(ge) 已知的褐矮星伴星，也就是說，這是一個(ge) 三褐矮星係統。

　　張曾華向記者介紹說：“通過觀測證實，它們(men) 是一個(ge) 共生星族的成員，質量非常接近，也很年輕，就像是三胞胎，年齡大約為(wei) 4500萬(wan) 年。”

　　並非人類的宜居地

　　褐矮星質量足夠大，卻又沒有穩定的氫核聚變，這種奇怪的特征從(cong) 一開始就引起了天文學家的關(guan) 注，將其視為(wei) 理解恒星和行星形成過程的重要一環。

　　對於(yu) 褐矮星，我們(men) 有著許多的疑問，發現褐矮星有什麽(me) 意義(yi) ？褐矮星擁有自己的行星嗎？這些行星是否宜居？

　　“過去我們(men) 對褐矮星的研究主要來自一些理論模型，通過這次發現的褐矮星食雙星係統，我們(men) 就可以通過測量參數驗證模型。”張曾華說，目前最先進的理論模型，可以很好地擬合這個(ge) 食雙星係統中褐矮星的質量、半徑和年齡等觀測結果。但是，通過理論模型計算出的光度卻高於(yu) 兩(liang) 顆褐矮星的實際觀測值。這表明目前的理論模型需要改進對光度的計算值。而對於(yu) 冷大氣模型和低質量演化模型的修正，也必然會(hui) 影響我們(men) 對氣態係外行星的研究。

　　既然褐矮星擁有接近恒星的質量，那麽(me) 它的周圍是否存在環繞的行星？科學家的回答是肯定的。

　　“褐矮星雖然質量比較小，但是周圍也可以形成行星。”張曾華告訴記者。2004年，人類第一次通過直接成像觀測發現的巨型係外行星，其主星就是一顆年輕的褐矮星。2016—2017年，天文學家在一顆超冷矮星TRAPPIST-1周圍發現了7顆類地球岩石行星，其中有3顆行星處於(yu) TRAPPIST-1的宜居帶內(nei) 。

　　褐矮星和部分最小質量的恒星都被稱為(wei) 超冷矮星，發現更多的超冷矮星及其周圍的岩石行星，將會(hui) 豐(feng) 富現有的係外行星樣本種類。“有了參數覆蓋範圍更為(wei) 廣泛的係外行星樣本，我們(men) 就能更好地從(cong) 多個(ge) 角度去研究係外行星的大氣特性和形成機製等。”張曾華說。

　　張曾華說，褐矮星主要輻射近紅外射線，可見光極少甚至沒有。我們(men) 能感覺到來自褐矮星主星紅外射線的溫度，但是卻很難看到它。如果在褐矮星的宜居帶內(nei) 發現了岩石行星，並且進化出了外星生物，因此這些外星生物因為(wei) 需要適應在紅外射線環境下生存，可能與(yu) 地球生物會(hui) 有很大的不同。如果我們(men) 人類到了這樣的行星上可能會(hui) “很不習(xi) 慣”。

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