美国国家航空航天局的哈勃望远镜发现衰老的棕矮星变得孤独

黄俊琼

（）据美国宇航局：探戈需要两个人，但根据美国国家航空航天局哈勃太空望远镜最近的一项调查，对于曾经配对为双星系统的棕矮星来说，这种关系不会持续很长时间。

棕矮星是比木星大但比质量最低的恒星小的星际物体。它们像恒星一样诞生——来自坍塌的气体和尘埃云——但不像普通恒星那样有足够的质量来维持氢的融合。



这是一位艺术家对棕矮星的概念。这类物体太大了，不可能是行星（也不是以同样的方式形成的），但太小了，不能成为恒星，因为它无法维持核聚变，因为它的质量甚至比最小的恒星都小。棕矮星的特征是由风驱动的水平厚云带，这些厚云带可能与相对无云带交替，使其看起来像条纹状。可能存在像陆地大陆甚至小行星那么大的旋涡风暴系统。“棕矮星”这个名字用词不当，因为肉眼通常会看到它是红色的。它在红外光中最亮。许多棕矮星都有双星伴星。但根据哈勃太空望远镜最近的一项研究，随着年龄的增长，双星系统在引力作用下分崩离析，每颗矮星都会分道扬镳。这幅图中的背景恒星是根据盖亚飞船恒星目录组装而成的科学可视化。合成的恒星在位置、亮度和颜色方面都是准确的。因为这不是银河系的图像，所以缺少了发光的星云和黑暗的尘埃云。图像：美国国家航空航天局、欧空局、Joseph Olmsted（STScI）

天文学家使用哈勃望远镜证实，在质量最低、最冷的棕矮星周围，伴星极其罕见。哈勃望远镜可以探测到相距3亿英里的双星，这大约是我们的太阳和小行星带之间的距离。但他们在太阳系附近的棕矮星样本中没有发现任何双星对。这意味着一对双星矮星在引力作用下的联系非常微弱，由于绕过恒星的拉动，它们在数亿年内漂移分开。

加拿大蒙特利尔大学特罗蒂尔外行星研究所的首席作者Clémence Fontanive说：“我们的调查证实，在质量最低、最冷的孤立棕矮星中，广泛分离的伴星极为罕见，尽管在较年轻的时候就观察到了二元棕矮星。这表明这种系统不会随着时间的推移而生存。”。

在几年前Fontanive进行的一项类似调查中，哈勃观察了极年轻的棕矮星，其中一些棕矮星有双星伴星，证实了恒星形成机制确实在低质量棕矮星中产生了双星对。较老的棕矮星缺乏双星伴星，这表明一些棕矮星可能一开始是双星，但随着时间的推移而分道扬镳。

哈勃的新发现发表在《皇家天文学会月报》上，进一步支持了棕矮星与恒星一样通过分子氢云的引力坍缩而诞生的理论。不同之处在于，它们没有足够的质量来维持氢的核聚变以产生能量，而恒星则有。我们银河系中超过一半的恒星都有一颗由这些形成过程产生的伴星，而在双星系统中更常见的是质量更大的恒星。Fontanive说：“这项研究的动机实际上是想看看多恒星系统中的质量趋势有多低。”。

“我们的哈勃调查提供了直接证据，证明我们在年轻时观察到的这些双星不太可能存活到老年，它们很可能会被破坏。当它们年轻时，它们是分子云的一部分，然后随着年龄的增长，云会散开。当这种情况发生时，事物开始四处移动，恒星相互经过。因为棕矮星太轻了，连接宽双星对的引力很弱，绕过恒星很容易将这些双星撕裂，”Fontanive说。

该团队选择了之前由美国国家航空航天局的宽视场红外探测探测器确定的棕矮星样本。它对太阳系附近一些最冷、质量最低的老棕矮星进行了采样。这些古老的棕矮星非常凉爽（在大多数情况下比木星高几百度），以至于它们的大气层中含有凝结的水蒸气。

为了找到最酷的同伴，该团队使用了两种不同的近红外滤光片，一种是冷棕矮星明亮的滤光片，另一种是覆盖特定波长的滤光片，因为它们在大气中吸水而显得非常微弱。

Fontanive说：“这是迄今为止最好的观测证据，证明棕矮星对会随着时间的推移而漂移。”。“如果没有哈勃敏锐的视野和灵敏度，我们不可能进行这种调查并确认早期的模型。”

哈勃太空望远镜已经运行了30多年，并继续做出开创性的发现，这些发现塑造了我们对宇宙的基本理解。哈勃望远镜是美国国家航空航天局和欧空局（欧洲航天局）之间的国际合作项目。美国国家航空航天局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心负责管理这架望远镜。戈达德还与总部位于科罗拉多州丹佛的洛克希德·马丁航天公司一起执行任务。位于马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所由大学天文学研究协会运营，为美国国家航空航天局开展哈勃科学业务。