褐矮星:失敗的恒星
褐矮星是宇宙中一種特殊的天體。它比行星大,比恒星小,質(zhì)量在木星的13倍到75或80倍之間。當一個天體比褐矮星的質(zhì)量下限還輕時,即便它擁有再多的氫,也無法進行核聚變,只能像木星一樣以行星的形式存在;如果超過褐矮星的質(zhì)量上限,那么就會在核心處自發(fā)產(chǎn)生核聚變,像太陽一樣“熊熊燃燒”。褐矮星的質(zhì)量恰好處在二者之間,其質(zhì)量雖然仍不足以引發(fā)普通的氫進行聚變反應,因此又被稱為“失敗的恒星”。
雖說行星和褐矮星之間也略有區(qū)別,但在極端物理學方面也是有著共通之處的,它也經(jīng)歷了類似的分子被撕裂的過程。褐矮星在如此近的距離下,會承受來自主星的大量紫外輻射。這種輻射十分強烈,以至于不僅大氣會被蒸發(fā),連大氣內(nèi)的分子都有可能被撕裂,這個過程被稱為熱離解。它們是一個非常極端、與地球完全不同的世界。
WD0032-317B:一個異常的星球
WD0032-317B是一顆異常的褐矮星,被認為是人類第一次發(fā)現(xiàn)的這樣類型的星球。它距離我們大約1400光年,被命名為WD0032-317B。據(jù)觀測,WD0032-317B的表面溫度達到了驚人的8000開爾文(7727攝氏度),比太陽的表面溫度還要高。這使WD0032-317B成為人類已知最熱的褐矮星之一。
和普通的氫原子進行的聚變反應相比,重氫的聚變產(chǎn)生的能量相對更低,因此褐矮星的溫度普遍并不算太高。然而,WD0032-317B的表面溫度達到了驚人的8000開爾文,其中部分熱量來自于其所處的環(huán)境,如它的附近還有一顆明亮的恒星。在這樣的距離下,WD0032-317B接受了大量的熱量,這使其成為同時擁有極端溫度和位置的褐矮星之一。在銀河系內(nèi),太陽已經(jīng)算是比較大、比較熱的恒星了,而這顆WD0032-317B比銀河系大部分恒星還要熾熱。
白矮星——褐矮星重要的伙伴
當天體過于靠近恒星的時候,會導致天體的信號很容易被恒星的光芒所淹沒。但是,如果恒星是白矮星,那么就不同了。雖然白矮星的表面溫度非常高,但是它們的亮度卻要弱一些,因此可以給伴星提供大量的熱量,并且伴星的各種信號也相對更容易被天文學家分辨出來。WD0032-317B就是這樣的天體。它的主星是一個高溫的白矮星,給它提供了大量的熱量,從而使它自身表面溫度異常高。
觀測褐矮星的挑戰(zhàn)
可供天文學家觀測的類似天體并不是很多。因為當氣體巨星或者褐矮星過于靠近恒星的時候,這些天體的信號就很容易被恒星的光芒所淹沒,并且這些天體比起恢復恒星的光芒,本身自發(fā)放射的光芒要暗得多。尋找一個主星為白矮星的雙星系統(tǒng),對于觀測褐矮星來說可以在一定程度上解決這個問題。白矮星的表面溫度非常高,有的時候可以超過10000℃,足以給伴星提供大量的熱量。另一方面,和那些巨星、超巨星相比,它們的亮度又要弱一些,因此其伴星的各種信號也相對更容易被天文學家分辨出來。例如,WD0032-317B這顆失敗的恒星就是尋找?guī)в邪装前樾堑奶祗w的過程中發(fā)現(xiàn)的。未來,科學家還將繼續(xù)對這些極端天體進行研究,以幫助人類更深入地了解宇宙的原理和物理學理論。