天文学家发现失败的恒星——褐矮星组成的行星系

由伯尔尼大学领导的国际研究小组发现了一个奇特的双星系统,该系统由两个年轻的类似行星的天体组成,它们彼此绕很远的距离旋转。尽管这些天体看起来像巨型系外行星,但它们却是以和恒星相同的方式形成,也就是这是一个没有太阳的太阳系。

其实这两颗天体就是褐矮星。褐矮星被称作是失败的恒星,它们远比太阳小,也达不到最小恒星的质量,但是它们又比木星大,在某些极端情况下,褐矮星的质量和温度可以降至普通系外行星的质量和温度。

以前的褐矮星一般都是在双星系统被发现的,像这次看到的这种两颗全部是褐矮星的奇特双星系统,还是第一次被观测到。

这个双星系统被叫做CFHTWIR-Oph 98(简称Oph 98),里面没有恒星,两颗质量很低的褐矮星Oph 98 A和Oph 98 B在极其遥远的距离上相互绕行(这个距离是冥王星到太阳距离的5倍,相当于200个天文单位)。Oph 98距离我们太阳系大约450光年远。

艺术家想象中的两个棕矮星的组成Oph 98,在前景Oph 98B中为紫色,在背景Oph 98A中为红色。Oph 98A是两者中较重的,因此更明亮,更热。这两个物体被形成它们的分子云所包围。图片来源:©伯尔尼大学,插图:Thibaut Roger
艺术家想象中的两个棕矮星的组成Oph 98,在前景Oph 98B中为紫色,在背景Oph 98A中为红色。Oph 98A是两者中较重的,因此更明亮,更热。这两个物体被形成它们的分子云所包围。图片来源:©伯尔尼大学,插图:Thibaut Roger

其中Oph 98 A的质量只有木星的15倍,而另外一颗Oph 98 B的质量更是只有木星的8倍,而一般来说,质量达到木星的80倍才有可能启动内部的核聚变,变成一颗最小质量的恒星。所以Oph 98中的两颗星球离恒星还差得很远。

因为这个特殊的行星系中没有恒星,所以它们只能通过红外线辐射发出很少的光,科学家也正是借助红外线才发现了这个星系的存在。

由于褐矮星的温度足够低,因此大气中会形成水蒸气,从而在红外线中形成突出的特征,这些特征通常用于识别褐矮星。但是,这些水迹很难从地球表面检测出来。哈勃太空望远镜位于太空真空中,可以探测天文中水蒸气的存在。这两个天体在红外线中看上去都非常红,并显示出清晰的水分子迹象。这立即证实,我们在Oph 98 A旁边看到的微弱来源很可能也是冷的棕色矮星,而不是偶然碰巧与天空中的棕色矮星对齐的恒星。

研究小组还发现了14年前在夏威夷的加拿大-法国-夏威夷望远镜(CFHT)收集的可见二元图像。使用这些数据,我们能够确认Oph 98 A和B随着时间的推移相对于位于它们后面的其他恒星一起在天空中移动,这证明它们属于同一个行星系。

Oph 98是一个极为年轻的行星系,大约是在三百万年前诞生的。它们诞生于蛇夫座恒星苗圃中,这里有很多气体物质可以产生大量的恒星。但是很可能在形成的时候,Oph 98所在区域并没有足够多的物质来让Oph 98A变得更大,从而最终只变成了现在这样的失败的恒星。但是它们的形成机制又和普通的恒星是一样的。

这个发现也为科学家开拓了思路,也许在宇宙中还存在着很多这样的天体,甚至是很多流浪行星的来源就是这些失败的恒星。

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