五颗天体帮助科学家解开褐矮星之谜

由日内瓦大学(UNIGE)和瑞士国家行星研究能力中心(NCCR)的科学家领导的一个国际团队通过跟伯尔尼大学的合作确定了五颗质量接近分离恒星和褐矮星边界的天体，这可能有助于科学家了解这些神秘物体的性质。相关研究结果已发表在《Astronomy & Astrophysics》上。

像木星和其他巨大的气体行星一样，恒星主要由氢和氦组成。但跟气体行星不同的是，恒星质量巨大、引力强大，这使得氢原子聚变产生氦并释放出大量的能量和光。

“失败恒星”

另一方面，褐矮星的质量还不足以聚变氢，因此不能产生恒星那样的大量光和热。相反，它们融合了相对较小的氢的重原子版本：氘。这个过程的效率较低，来自褐矮星的光比来自恒星的光要弱得多。这就是为什么科学家经常称它们为“失败恒星”。

“然而，我们仍然不知道褐矮星的质量极限在哪里，这个极限使它们能够跟低质量恒星区分开来，低质量恒星可以燃烧氢数十亿年，而褐矮星的燃烧阶段很短然后会有更冷的生命，”Nolan Grieves解释道，“这些极限取决于褐矮星的化学成分或它形成的方式以及它的初始半径。”Grieves是UNIGE科学学院天文系的研究员、NCCR行星研究的成员，也是这项研究的论文第一作者。为了更好地了解这些神秘天体是什么，科学家们需要详细研究这些例子。但事实证明，这种情况相当罕见。“到目前为止，我们只准确地描述了约30颗褐矮星，”这位日内瓦的研究人员说道。跟天文学家所了解的成百上千颗行星相比，这是非常少的。

新的拼图

今日，国际研究小组确定了最初被凌日系外行星调查卫星(TESS)识别为TESS感兴趣对象(TOI)的5个同伴–TOI-148、TOI-587、TOI-681、TOI-746和TOI-1213。它们被称为“伴星”，因为它们围绕各自的主星运行。它们的周期为5到27天，半径是木星的0.81到1.66倍，质量是木星的77到98倍。这使得它们处于褐矮星和恒星的边缘。

因此，这五个新对象包含有价值的信息。“每一项新发现都揭示了有关褐矮星性质的额外线索并让我们更好地了解它们是如何形成的以及为什么它们如此罕见，”UNIGE天文系研究员、NCCR PlanetS成员Monika Lendl说道。

科学家们发现的表明这些物体是褐矮星的线索之一是它们的大小和年龄之间的关系，正如UNIGE教授、NCCR PlanetS成员François Bouchy解释的那样：“由于褐矮星会耗尽氘储备并冷却下来，所以它被认为会随着时间的推移而收缩。在这里，我们发现两个最古老的天体，TOI 148和746，它们半径较小，而两个较年轻的伴星半径较大。”

然而这些天体如此接近极限，它们很可能是非常低质量的恒星，天文学家仍不确定它们是否是褐矮星。“即使有了这些额外的天体，我们仍然缺乏数据，无法就褐矮星和低质量恒星之间的差异得出明确的结论。这需要进一步的研究来发现更多，”Grieves总结道。