褐矮星:失败的恒星

本文转自:北京邮电大学出版
褐矮星:失败的恒星
文章图片

文章图片

打开文本图片集
1962年 , 美国航空航天局戈达德研究所的科学家谢夫·库马尔开始琢磨这样一个问题:一颗恒星究竟可以小到什么程度 , 他的计算表明 , 当恒星小到一定程度时 , 它们的质量便不足以启动和维持氢的核聚变 , 从而无法成为一颗合格的恒星 。通常情况下 , 如果恒星的质量达到13个木星的质量 , 就可以燃烧氘 , 但氘所释放的能量十分微弱 , 所以这类恒星燃烧的时间往往很短 , 只是一颗“失败的恒星” 。
被冷落的“小不点”
【褐矮星:失败的恒星】库马尔把这种“失败的恒星”称为“黑矮星” 。但由于“黑矮星”已被用来称呼一种抵达了生命终点且已停止发光发热的恒星 , 所以人们觉得“黑矮星”这个名字不合适 , 应该给它们重新取一个名字 , 例如“恒行星”“流产恒星”或者“亚恒星”等 。最后 , 美国天文学家吉尔·塔特确定了“褐矮星”这个名字 , 但这个名字也并非名副其实 , 只是为了便于区别 。事实上 , 假如用肉眼去看 , 褐矮星并不是褐色的 , 如果你乘宇宙飞船接近褐矮星 , 可能完全看不到它 , 因为它发出的可见光非常少 。如果能靠得很近 , 你才有可能看到某些区域发出的微弱光线 , 因为那里的温度相对高一些 。不过 , 那些光也不是褐色的 , 它极有可能是一种很深的橙色 。
由于褐矮星的辐射非常微弱 , 所以尽管当时人们预测到宇宙中有这种星球 , 并且还给它们取好了名字 , 但真正发现它们却是数十年以后的事 。这得益于红外望远镜观测技术的提高 。1995年 , 科学家终于发现了第一颗褐矮星——格利泽229B 。
格利泽229B处于天兔座 , 距地球19光年 , 表面温度约680℃ , 半径为太阳半径的69% , 质量为木星质量的20倍至50倍 。由于质量太小 , 这颗星无法维持氢的核聚变 , 于是成了一颗褐矮星 。
格利泽229B的发现本该是天文学中的一个大事件 , 但由于1995年发生了更大的天文事件 , 那就是人类发现了首颗系外行星 , 这件事抢夺了天文学家的所有视线 , 褐矮星便被人们冷落了 。
是恒星还是行星
对专注于褐矮星的科学家来说 , 格利泽229B是非常诱人的 。科学家发现 , 尽管格利泽229B是一颗恒星 , 却拥有行星的大气 。这一发现激发了科学家极大的兴趣 。
之后 , 越来越多的褐矮星被发现 , 至今人们已发现了1200多颗褐矮星 。随着人们对这种星球的了解逐渐增多 , 有关它们的疑问和争论也越来越多了 。
首先 , 褐矮星究竟是恒星还是行星?恒星和行星之间的界线本来是很清晰的 , 但褐矮星的出现却使这个问题变得复杂起来 , 因为它们经常表现得很像行星 。美国自然历史博物馆的本·奥本海默是发现格利泽229B的科学家之一 , 他说:“很显然 , 格利泽229B是极为不同的……除了它的光度和光谱外 , 还有甲烷 , 唯一和它相似的就是木星 。”但奥本海默也承认 , 格利泽229B并不是一颗气态巨行星 , 它应该还是一颗恒星 。英国赫特福德大学的本·伯宁罕则说:“褐矮星究竟是行星还是恒星 , 这取决于你问的是什么问题 。”
褐矮星的确具有恒星的特质 , 例如它们形成于星际气体云的坍塌 , 拥有恒星的磁斑 , 有些还会像脉冲星那样发出射电辐射;它们的密度也足够高 , 可以聚变数量有限的氘 , 能产生暗弱的红外辐射等 。但另一方面 , 它们又持续冷却 , 因此它们的温度非常低 , 有些褐矮星的表面温度甚至比行星还要低 。科学家在距离地球40光年远的地方发现了一颗褐矮星 , 其表面温度为350℃ , 与水星赤道表面的温度相近 , 比金星表面的温度低 。科学家用最先进的望远镜 , 甚至发现了表面温度只有30℃的褐矮星 。假若把褐矮星定位于恒星 , 这样的低温实在是太不可思议了 。