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

這是我們?nèi)祟惖谝淮谓佑|這類天體。

這讓天文學(xué)家很興奮，之前只是理論猜測它的存在，如今（1995年）終于發(fā)現(xiàn)了它。

但隨之而來的，這次的發(fā)現(xiàn)也出現(xiàn)了一個(gè)長久無法解答的謎題，格力澤229B的質(zhì)量之謎。

從發(fā)現(xiàn)至今它一直困擾著天文學(xué)家，直到2024年10月16日，發(fā)表于自然科學(xué)期刊的一項(xiàng)研究終于解開了這個(gè)長久之謎。

大家好我是騰寶，這期我們就來聊聊這項(xiàng)研究。

那在聊這個(gè)謎題之前我們先來說說什么是棕矮星（褐矮星）。

棕矮星它被稱為失敗的恒星，這是為什么呢？

恒星我們大家都知道，它之所以會發(fā)光發(fā)熱是因?yàn)樗鼉?nèi)部的聚變反應(yīng)，也就是將較輕的原子核融合為較重的原子核。

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

那么恒星用來核聚變的材料是什么呢?

恒星在其一生的大部分時(shí)間里它都是以氫的聚變?yōu)橹饕剂?/strong>。

它的反應(yīng)是將4個(gè)氫原子融合為一個(gè)氦原子，我們將這個(gè)過程稱為P-P鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

P就是質(zhì)子，也就是氫原子。

而氫作為宇宙含量最多也最簡單的一種元素。

所以恒星的基本組成都是以氫為基礎(chǔ)，它百分之70-80的質(zhì)量都是由氫提供。

所以衡量一顆恒星是否可以穩(wěn)定持續(xù)的發(fā)光發(fā)熱，就是看它是否可以穩(wěn)定持續(xù)的以氫作為聚變?nèi)剂稀?/p>

那么相應(yīng)的，它是否是一顆真正的恒星，就是看它是否可以啟動氫的聚變反應(yīng)。

那恒星是怎么啟動氫的聚變反應(yīng)的呢？

恒星是利用它自身的質(zhì)量啟動。

恒星是由分子云聚集形成，當(dāng)它自身聚集的分子云越多，也就是自身的質(zhì)量越大時(shí)，內(nèi)部的溫度和壓力就會越大，這樣便會逐漸達(dá)到啟動氫聚變的條件。

而這個(gè)條件最低需要0.07-0.08個(gè)太陽質(zhì)量。

也就是當(dāng)恒星自身的質(zhì)量達(dá)到0.08個(gè)太陽質(zhì)量時(shí)，它才有能力啟動內(nèi)核氫的聚變，小于這個(gè)質(zhì)量則不能。

棕矮星便是因質(zhì)量無法達(dá)到這個(gè)條件，所以無法進(jìn)行正常的恒星演化。

因此被稱為了失敗的恒星。

不過雖然無法啟動氫的聚變反應(yīng)，但它的質(zhì)量可以啟動氘的聚變。

氘是氫的同位素，它比氫多了一個(gè)中子，聚變所需的條件相對較低，當(dāng)其質(zhì)量大于13個(gè)木星質(zhì)量時(shí)便能達(dá)到。

只不過氘的含量很少，不能長久的持續(xù)，當(dāng)它耗盡之后棕矮星便會逐漸冷卻。

所以介于這個(gè)質(zhì)量，有時(shí)候棕矮星更像是一個(gè)超大號的木星，我們并不能將它們完全的區(qū)分。

它們的邊界其實(shí)很模糊。

這也算是過渡天體分類的一個(gè)難點(diǎn)。

不過總的來說，小于0.08個(gè)太陽質(zhì)量大于13個(gè)木星質(zhì)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。

那么我們再回到格力澤229B的問題。

格力澤229B的方位是位于天兔座和大犬座之間的一片天區(qū)。

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(cè)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(gè)雙星系統(tǒng)，兩個(gè)繞轉(zhuǎn)一周大概需要兩百多年。

根據(jù)它們的軌道數(shù)據(jù)，我們可以計(jì)算出這顆棕矮星的質(zhì)量，大約是在70個(gè)木星質(zhì)量左右。

這也是在棕矮星的質(zhì)量范疇，算是一顆比較大的棕矮星了。

這個(gè)似乎沒有問題。

但若是結(jié)合它的亮度和年齡，這個(gè)質(zhì)量就讓天文學(xué)家很困惑。

因?yàn)楦鶕?jù)亞恒星演化理論，70個(gè)木星質(zhì)量的棕矮星在它這個(gè)年齡，大概30億年左右，它不應(yīng)該冷卻的如此暗，它應(yīng)該很亮，起碼是要比現(xiàn)在看到的格力澤229B的亮度要亮的多。

可實(shí)際，它為什么這么暗。

再三的驗(yàn)證之后，計(jì)算的質(zhì)量沒有問題，光度的測量也沒有問題。

所以問題到底出現(xiàn)在了哪？光度與質(zhì)量為何不匹配？

難到我們理解的恒星演化理論出現(xiàn)了問題。

這一直困擾著天文學(xué)家。

2024年10月16日自然科學(xué)期刊的這項(xiàng)研究給出了答案。

研究是說我們對格力澤229B從一開始的了解就錯(cuò)了。

事實(shí)上它并不是一顆單星，而是兩顆棕矮星。

它們兩個(gè)相距很近，大約為地月距離的16倍，每12天繞行一次，其中一個(gè)質(zhì)量是為木星的38倍，一個(gè)為木星的34倍。

所以在一開始發(fā)現(xiàn)的時(shí)候，天文學(xué)家根據(jù)引力計(jì)算的是它倆的質(zhì)量。

因此得到的光度和質(zhì)量出現(xiàn)了不匹配。

這項(xiàng)研究由兩個(gè)團(tuán)隊(duì)獨(dú)立發(fā)現(xiàn)，一個(gè)團(tuán)隊(duì)將此結(jié)果發(fā)表在了<自然>期刊上，另一個(gè)則發(fā)表在了<天體物理學(xué)雜志快報(bào)>上。

所以這樣的話，理論與實(shí)際觀測的矛盾也就解除了。

答案也確實(shí)很簡單，一個(gè)變兩個(gè)，我們第一次發(fā)現(xiàn)的棕矮星，原來是個(gè)雙胞胎。