褐矮星:失败的恒星

褐矮星宇宙中一种特殊的天体。它比行星大,比恒星小,质量在木星的13倍到75或80倍之间。当一个天体比褐矮星的质量下限还轻时,即便它拥有再多的氢,也无法进行核聚变,只能像木星一样以行星的形式存在;如果超过褐矮星的质量上限,那么就会在核心处自发产生核聚变,像太阳一样“熊熊燃烧”。褐矮星的质量恰好处在二者之间,其质量虽然仍不足以引发普通的氢进行聚变反应,因此又被称为“失败的恒星”。

虽说行星和褐矮星之间也略有区别,但在极端物理学方面也是有着共通之处的,它也经历了类似的分子被撕裂的过程。褐矮星在如此近的距离下,会承受来自主星的大量紫外辐射。这种辐射十分强烈,以至于不仅大气会被蒸发,连大气内的分子都有可能被撕裂,这个过程被称为热离解。它们是一个非常极端、与地球完全不同的世界。

WD0032-317B:一个异常的星球

WD0032-317B是一颗异常的褐矮星,被认为是人类第一次发现的这样类型的星球。它距离我们大约1400光年,被命名为WD0032-317B。据观测,WD0032-317B的表面温度达到了惊人的8000开尔文(7727摄氏度),比太阳的表面温度还要高。这使WD0032-317B成为人类已知最热的褐矮星之一。

和普通的氢原子进行的聚变反应相比,重氢的聚变产生的能量相对更低,因此褐矮星的温度普遍并不算太高。然而,WD0032-317B的表面温度达到了惊人的8000开尔文,其中部分热量来自于其所处的环境,如它的附近还有一颗明亮的恒星。在这样的距离下,WD0032-317B接受了大量的热量,这使其成为同时拥有极端温度和位置的褐矮星之一。在银河系内,太阳已经算是比较大、比较热的恒星了,而这颗WD0032-317B比银河系大部分恒星还要炽热。

白矮星——褐矮星重要的伙伴

当天体过于靠近恒星的时候,会导致天体的信号很容易被恒星的光芒所淹没。但是,如果恒星是白矮星,那么就不同了。虽然白矮星的表面温度非常高,但是它们的亮度却要弱一些,因此可以给伴星提供大量的热量,并且伴星的各种信号也相对更容易被天文学家分辨出来。WD0032-317B就是这样的天体。它的主星是一个高温的白矮星,给它提供了大量的热量,从而使它自身表面温度异常高。

观测褐矮星的挑战

可供天文学家观测的类似天体并不是很多。因为当气体巨星或者褐矮星过于靠近恒星的时候,这些天体的信号就很容易被恒星的光芒所淹没,并且这些天体比起恢复恒星的光芒,本身自发放射的光芒要暗得多。寻找一个主星为白矮星的双星系统,对于观测褐矮星来说可以在一定程度上解决这个问题。白矮星的表面温度非常高,有的时候可以超过10000℃,足以给伴星提供大量的热量。另一方面,和那些巨星、超巨星相比,它们的亮度又要弱一些,因此其伴星的各种信号也相对更容易被天文学家分辨出来。例如,WD0032-317B这颗失败的恒星就是寻找带有白矮星伴星的天体的过程中发现的。未来,科学家还将继续对这些极端天体进行研究,以帮助人类更深入地了解宇宙的原理和物理学理论。