最小的星星是什么?
天文学家试图确定能够以相似恒星的方式形成的最小物体。一个使用美国全国航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜的团队已然证实了新的记录维持者:一颗微小的自由漂浮的褐矮星,其品质只有木星的三到四倍。
“你会在每本天文学教科书中察觉一个基础难题,最小的恒星是什么?这就是我们试图回答的难题,”宾夕法尼亚州立大学的成年人的友情:珍惜当下首要作者凯文·鲁曼阐释道。
检索策略
以便定位这颗新察觉的褐矮星,卢曼和他的同仁卡塔琳娜·阿尔维斯·德·奥利维拉(Catarina Alves de Oliveira)挑选探究星团IC 348,它位于英仙座恒星形成区,距离我们大约1000光年。这个星团很年轻,大约只有500万年。所以,任何棕矮星在红外光下仍会相对明亮,因其形成时的热量而发光。
该团队先是使用韦伯的NIRCam(近红外摄像机)对星团中心开展成像,以依据亮度和颜色确认褐矮星候选星。他们使用韦伯的NIRSpec(近红外光谱仪)微型快门阵列追踪最有期盼的目标。

这张图片来自美国全国航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜上的NIRCam(近红外照摄像机)仪器,显示了星团IC 348的全面任天堂体验中央若干。填充图像的纤细的幕帘是星际物质,反射来自星团恒星的光——这就是所谓的反射星云。这种物质还含有被称为多环芳烃(PAHs)的含碳分子。来自星团中最大品质恒星的风或许有助于塑造在视野右侧目睹的大环。图像:uux.cn/美国全国航空航天局、欧空局、加空局、STScI、K. Luhman(宾夕法尼亚州立大学)和C. Alves de Oliveira(欧空局)
韦伯的红外敏感度至关重大,这使得该团队能够比地面望远镜探测到更微弱的物体。另外,韦伯敏锐的视觉使他们能够确定哪些红色物体是精确的褐矮星,哪些是blobby背景星系。
这一筛选过程导致了三个有趣的开箱体验热点目标,重量为三到八个木星品质,表面温度从1500到2800华氏度(830到1500摄氏度)不等。依据计算机模型,其中最小的一颗重量只有木星的三到四倍。
阐释如此小的褐矮星是如何形成的在理论上具有考验性。一团又重又密的气体云有足够的引力坍缩并形成一颗恒星。但是,由于其引力较弱,小云塌缩形成褐矮星应该更艰难,针对具有巨行星品质的褐矮星来说尤其如此。
“针对当下的模型来说,在恒星周围的圆盘中制造巨大的行星相当轻松,”欧洲航天局(ESA)的首席探究员Catarina Alves de Oliveira说。“但在这个星团中,这个物体不太或许形成于一个圆盘中,而是像恒星一样形成,并且品质是木星的3倍,比我们的太阳小300倍。所以我们不得不问,恒星形成过程是如何在如此相当相当小的品质下管理的?”
神秘分子
除了提供恒星形成过程的线索,微小的褐矮星还可以合作天文学家更好地知晓系外行星。品质最小的棕矮星与最大的系外行星重叠;所以,它们应该具有一些相似的性质。但是,一颗自由漂浮的褐矮星比一颗巨大的系外行星更轻松探究,由于后者隐藏在其宿主恒星的强光下。
本次调研中察觉的两颗褐矮星显示了一种未知碳氢化合物的光谱特征,或者另外含有氢和碳原子的分子。美国全国航空航天局的卡西尼任务在土星及其卫星泰坦的大气中也探测到了同样的红外通讯。在星际介质或恒星间的气体中也察觉了这种现象。
“这是我们第一次在太阳系以外的物体的大气中探测到这种分子,”阿尔维斯·德·奥利维拉阐释道。“褐矮星大气模型并不能预测它的存在。我们正观察比以往任何时候都更年轻、品质更轻的物体,我们目睹了一些新的和意想不到的东西。”

这张图片来自美国全国航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜上的NIRCam(近红外照摄像机)仪器,显示了星团IC 348的中央若干。天文学家在星团中搜寻微小的自由漂浮的褐矮星:太小而不能变成恒星,但比大多数行星都大的物体。他们察觉了三颗品质不到木星八倍的褐矮星,它们在主图中被圈起来,并显示在右侧的详图中。最小的重量只有木星的三到四倍,考验了恒星形成的理论。图像:uux.cn/美国全国航空航天局、欧空局、加空局、STScI、K. Luhman(宾夕法尼亚州立大学)和C. Alves de Oliveira(欧空局)
褐矮星还是流氓星球?
由于这些物体完全在大行星的品质范围内,这就提出了一个难题,即它们是否真的是褐矮星,或者它们是否真的是从行星操控系统中被驱逐出来的流氓行星。尽管该团队不能排除后者,但他们觉得,他们更有或许是一颗褐矮星,而不是一颗被驱逐的行星。
一颗被喷射的巨行星不太或许存在,缘由有二。先是,与品质较小的行星相比,这样的行星通常不普遍。第二,大多数恒星都是低品质恒星,巨行星在那些恒星中尤其少见。所以,IC 348中的大多数恒星(低品质恒星)不太或许形成如此大品质的行星。另外,由于星团只有500万年,或许没有足够的时间形成巨型行星,然后将其逐出操控系统。
更多此类物体的察觉将有助于弄清它们的状况。理论表明,流氓行星更有或许在星团的外围被察觉,所以假如它们存在于IC 348内,拓展检索范围或许会确认它们。
前方的岗位或许还含有更长的调研,可以测试更微弱,更小的物体。该小组开展的短暂调研预计将探测到品质为木星两倍的物体。更长时间的观测很轻松达到木星的品质。
这些观察身为保证时间观察打算1229的一若干。结局发表在《天文学杂志》上。
詹姆斯·韦伯太空望远镜是全球上首屈一指的太空科学天文台。韦伯正解开我们太阳系的谜团,观察其他恒星周围的遥远全球,探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。Webb是由美国全国航空航天局及其兴办伙伴ESA(欧洲航天局)和加拿大航天局领导的一个海外项目。