哈勃望遠鏡拍攝：距地球18光年，首次發現的一顆失敗恆星

1995年,天文學家在距地球18光年的一顆紅矮星附近發現了歷史上第一顆棕矮星的蹤跡--格力澤229B。

這是我們人類第一次接觸這類天體。

這讓天文學家很興奮，之前只是理論猜測它的存在，如今（1995年）終於發現了它。

但隨之而來的，這次的發現也出現了一個長久無法解答的謎題，格力澤229B的質量之謎。

從發現至今它一直困擾着天文學家，直到2024年10月16日，發表於自然科學期刊的一項研究終於解開了這個長久之謎。

大家好我是騰寶，這期我們就來聊聊這項研究。

那在聊這個謎題之前我們先來說說什麼是棕矮星（褐矮星）。

棕矮星它被稱爲失敗的恆星，這是爲什麼呢？

恆星我們大家都知道，它之所以會發光發熱是因爲它內部的聚變反應，也就是將較輕的原子核融合爲較重的原子核。

融合的過程中會有一部分質量損失，按照質能方程，損失的這部分質量是以能量的方式輻射了出去，這就是恆星能量的來源。

那麼恆星用來核聚變的材料是什麼呢?

恆星在其一生的大部分時間裡它都是以氫的聚變爲主要燃料。

它的反應是將4個氫原子融合爲一個氦原子，我們將這個過程稱爲P-P鏈式反應。

P就是質子，也就是氫原子。

而氫作爲宇宙含量最多也最簡單的一種元素。

所以恆星的基本組成都是以氫爲基礎，它百分之70-80的質量都是由氫提供。

所以衡量一顆恆星是否可以穩定持續的發光發熱，就是看它是否可以穩定持續的以氫作爲聚變燃料。

那麼相應的，它是否是一顆真正的恆星，就是看它是否可以啓動氫的聚變反應。

那恆星是怎麼啓動氫的聚變反應的呢？

恆星是利用它自身的質量啓動。

恆星是由分子云聚集形成，當它自身聚集的分子云越多，也就是自身的質量越大時，內部的溫度和壓力就會越大，這樣便會逐漸達到啓動氫聚變的條件。

而這個條件最低需要0.07-0.08個太陽質量。

也就是當恆星自身的質量達到0.08個太陽質量時，它纔有能力啓動內核氫的聚變，小於這個質量則不能。

棕矮星便是因質量無法達到這個條件，所以無法進行正常的恆星演化。

因此被稱爲了失敗的恆星。

不過雖然無法啓動氫的聚變反應，但它的質量可以啓動氘的聚變。

氘是氫的同位素，它比氫多了一箇中子，聚變所需的條件相對較低，當其質量大於13個木星質量時便能達到。

只不過氘的含量很少，不能長久的持續，當它耗盡之後棕矮星便會逐漸冷卻。

所以介於這個質量，有時候棕矮星更像是一個超大號的木星，我們並不能將它們完全的區分。

它們的邊界其實很模糊。

這也算是過渡天體分類的一個難點。

不過總的來說，小於0.08個太陽質量大於13個木星質量的天體，一般是棕矮星的可能性很大。

以上就是對棕矮星的一些介紹。

那麼我們再回到格力澤229B的問題。

格力澤229B的方位是位於天兔座和大犬座之間的一片天區。

尋找它的方位也很容易，找到夜空第一亮星天狼星，在它右側這邊就是格力澤229B所在的方位。

它和一顆紅矮星組成了一個雙星系統，兩個繞轉一週大概需要兩百多年。

根據它們的軌道數據，我們可以計算出這顆棕矮星的質量，大約是在70個木星質量左右。

這也是在棕矮星的質量範疇，算是一顆比較大的棕矮星了。

這個似乎沒有問題。

但若是結合它的亮度和年齡，這個質量就讓天文學家很困惑。

因爲根據亞恆星演化理論，70個木星質量的棕矮星在它這個年齡，大概30億年左右，它不應該冷卻的如此暗，它應該很亮，起碼是要比現在看到的格力澤229B的亮度要亮的多。

可實際，它爲什麼這麼暗。

再三的驗證之後，計算的質量沒有問題，光度的測量也沒有問題。

所以問題到底出現在了哪？光度與質量爲何不匹配？

難到我們理解的恆星演化理論出現了問題。

這一直困擾着天文學家。

2024年10月16日自然科學期刊的這項研究給出了答案。

研究是說我們對格力澤229B從一開始的瞭解就錯了。

事實上它並不是一顆單星，而是兩顆棕矮星。

它們兩個相距很近，大約爲地月距離的16倍，每12天繞行一次，其中一個質量是爲木星的38倍，一個爲木星的34倍。

所以在一開始發現的時候，天文學家根據引力計算的是它倆的質量。

因此得到的光度和質量出現了不匹配。

這項研究由兩個團隊獨立發現，一個團隊將此結果發表在了<自然>期刊上，另一個則發表在了<天體物理學雜誌快報>上。

所以這樣的話，理論與實際觀測的矛盾也就解除了。

答案也確實很簡單，一個變兩個，我們第一次發現的棕矮星，原來是個雙胞胎。