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韦伯拍摄:1000光年以外,3个微弱光点,非常特殊的恒星

2024-08-26科学

这篇文章描述了詹姆斯韦伯太空望远镜在2023年12月13日发布的一张新图像,图中天文学家们识别出了三个不同寻常的天体,一个非常微小的「恒星」类型——褐矮星。

在前一期我们探讨了韦伯望远镜拍摄到的赫比格-哈罗对象:HH797。

在HH797附近有一个名为IC348的星团,天文学家最近在这个星团中发现了褐矮星,十分巧合。

IC348星团位于英仙座,大约距离地球1000光年远。

IC348是一个非常年轻的星团,由星云和约400颗恒星组成,这些恒星的平均年龄大约为五百万年。

与太阳的46亿年相比,IC348的年龄要年轻得多,正处于成长的初期阶段。

观测这个星团,你会发现大多数恒星仍在吞噬周围的气体。

2013年,哈勃望远镜曾经在这个星团观察到恒星成长,它们在吸收气体物质。

星团中的恒星像烟花一样闪耀,周期为25.3天,这是两颗恒星互相牵引周围气体物质时的现象,非常梦幻。

IC348的迷人之处在于其充满了创生的神秘感。

正因为其年轻,天文学家才能在此找到褐矮星的痕迹。

褐矮星是一种特殊的天体,直到1995年才被正式确认存在,它被认为是恒星演化失败的产物,有时被称为「失败的恒星」。

恒星通常是由星云演化而来的。

原恒星是恒星形成过程中的第一步,这是形成恒星的关键阶段,原恒星会被包裹在星云中,这些星云是其后续成长的「食物」。

恒星成长有两种可能的结果。

一种是原恒星吸收足够的物质,使内核达到足够的温度和压力以触发氢的核聚变反应,这样就会演变成一颗真正的恒星,能够持续发光发热。

另一种情况是原恒星虽然能发光发热,但所吸收的物质不足以触发核心的氢聚变反应,它的能量主要来自最初积累的引力能及部分氘的核聚变,这些能量最终会耗尽,使得星体逐渐变暗,变成褐矮星,这种星体未能成功启动核心聚变。

严格来说,这些褐矮星不再属于恒星类别,而更像是超大的气态巨星,但与行星又有所不同,因为它们的起源与行星不同,行星起源于恒星周围的行星盘,而褐矮星则是从中心的原恒星演化而来,因此可以独立存在。

因此,当天文学家在IC348星团中发现三个独立的、质量远小于恒星的亮点时,他们怀疑这些可能是褐矮星,尽管也有猜测它们可能是「流浪行星」,即逃离恒星引力的行星,但考虑到IC348的年龄仅约500万年,行星尚处于形成阶段,它们不可能逃离恒星的束缚,因此这三个亮点很可能是褐矮星。

根据分析,这三颗褐矮星的质量最大不超过8倍木星质量,其中最小的一颗只有3-4倍木星的质量,这一数据令人惊讶,挑战了现有的理论极限。理论上,褐矮星的最小质量应为13倍木星质量,但这三颗褐矮星的质量都小于这一理论值,尤其是那颗3-4倍木星质量的褐矮星。

这三颗褐矮星的表面温度估计在800到1500摄氏度之间,与被称为「热木星」的行星温度相近。

褐矮星的存在表明,恒星形成有一个质量下限,这是天文学家估计的恒星形成的最小质量,低于这一质量的天体不能启动核心的氢聚变反应,因此无法成为真正的恒星。

尽管0.08太阳质量是理论推测,实际情况可能有所不同,因此观测褐矮星可以帮助天文学家研究恒星的最小极限,确定恒星和褐矮星的界限。

1995年,天文学家在距地球19光年的天兔座首次确认褐矮星的存在,发现了一个由红矮星229A和褐矮星229B组成的双星系统。

这颗褐矮星的质量约为木星的60倍。

从1995年首次发现褐矮星到现在,天文学家已确认了数千颗此类天体。通过研究这些样本,天文学家发现,尽管褐矮星不是真正的恒星,但它们具有一些恒星的特性,如拥有伴星,甚至拥有行星,如2M1207b,它是第一个发现存在行星的褐矮星。

即使褐矮星是失败的恒星,它们仍具备一些恒星的属性。

以上就是关于韦伯望远镜此次拍摄及褐矮星的介绍,希望大家继续关注和支持天文科普。