T矮星

T矮星

T矮星(browndwarf star)屬於褐矮星,是構成類似恆星,但質量不夠大,不足以在核心點燃聚變反應的氣態天體。其質量在恆星與行星之間。T矮星是處於最小恆星與最大行星之間大小的天體。

T矮星T矮星

T矮星(browndwarf star)屬於褐矮星,是構成類似恆星,但質量不夠大,不足以在核心點燃聚變反應的氣態天體。其質量在恆星與行星之間。T矮星是處於最小恆星與最大行星之間大小的天體。

簡單介紹

T矮星(browndwarfstar)是構成類似恆星,但質量不夠大,不足以在核心點燃聚變反應的氣態天體。其質量在恆星與行星之間。T矮星是處於最小恆星與最大行星之間大小的天體。

“失敗的恆星”

T矮星T矮星想像圖

T矮星是處於最小恆星與最大行星之間大小的天體,由於這一原因T矮星非常暗淡,要發現它們十分複雜,因此要確定它們的大小就更加複雜。但是最近天文學家成功地發現了組成雙星系統的兩顆T矮星,在確定它們圍繞共同重心運行的參數之後,計算出這兩顆T矮星的重量和大小。
美國科學家利用美國宇航局的斯皮策紅外線太空望遠鏡,發現了一顆環繞恆星作軌道運行的小型T矮星(browndwarfstar),並直接獲得了它的圖像。他們表示,這是人類首次發現此種情景,但這種現象並不孤立。
研究報告的第一作者、美國賓州大學天文學和天體物理學系助理教授凱文·魯荷曼說,在過去10年多的時間內,採用直接探測的方法,天文學家極其成功地尋找到了那些靠近恆星的行星。藉助斯皮策紅外線太空望遠鏡的紅外探測能力,人們可以直接探測行星系外的溫度極低的褐矮星(也稱T矮星),甚至探測到大行星。
被發現的T矮星名為HD3651B,位於雙魚座,其質量是木星的50倍。被其環繞的恆星其質量小於太陽,它的附近還有一顆質量略小於土星的行星。該行星的軌道呈極扁平橢圓形,科學家認為它具有如此軌道的原因是在外圍作軌道運行的HD3651B的引力。過去,人們發現太陽系外的行星具有極扁平的軌道,並提出了隱藏在行星系中的其他天體(如T矮星)導致行星軌道呈現極端現象的理論。斯皮策紅外線太空望遠鏡此次發現首次為該理論提供了證據。
T矮星為小恆星,由於它們的質量不夠大,因此不能像太陽那樣燃燒。同時,它們核心溫度不夠高也不能導致核聚變。其結果是當它們處於“年輕”的時候,其表面溫度只有數千度,“年邁”時表面溫度降低到與行星表面溫度相當的程度,因而它們十分黯淡,很難被發現。人類首次明確地發現它們的存在僅僅只是10年前的事。
在發現HD3651B後,研究人員又接二連三地發現了其他T矮星。如在飛馬座發現了HNPegB,它的質量為木星的20倍。同該星座中其他年齡達數10億年的老褐矮星相比,這顆T矮星相當年輕,只有約3億歲。

褐矮星被稱為“失敗的恆星”,它由於質量不足無法成為燃燒的恆星,但其質量仍遠大於太陽系最大的行星木星。天文學家在這些古怪的星球上發現了巨大的類似行星的風暴,這種風暴足以與木星上的大紅斑風暴媲美。由於褐矮星會隨時間的推移冷卻下來,該星球上氣態的鐵分子就會濃縮成液態的鐵雲和鐵雨。隨著進一步的冷卻,巨大的風暴就會掃過這些雲層,讓明亮的紅外線逃逸到宇宙中。

行星搖籃

T矮星科學家在獵戶座發現互相圍繞的T矮星

不起眼的T矮星儘管並不是一顆恆星,但卻暗含著非凡的“才能”。新的證據表明,由塵埃雲圍繞的天體有可能成為行星的發源地,這與它們圍繞著恆星運轉的結果非常類似。
塵埃顆粒在圍繞年輕恆星運轉時會黏結在一起,並且產生結晶,行星的形成也就是從此時開始的。隨著時間的流逝,這些塵埃同時也會形成一個平而薄的盤。結晶化需要很高的溫度,人們曾經認為這一能量來源於恆星的輻射。在這一前提下,天文學家推測,褐矮星——其質量約為太陽的1%至9%,並且核心因為無法達到足夠的熱量而不能像普通的恆星一樣燃燒氫——由於溫度太低而無法將周圍的塵埃轉化為行星。
為了驗證這一假設,美國亞利桑那大學的天文學家Dániel Apai和他的同事利用斯皮策空間望遠鏡對附近一個恆星形成區域的T矮星聚集地帶進行了研究,這些恆星的年紀在100萬年至300萬年之間。研究小組在8個研究目標中的6個發現了代表矽酸鹽塵埃顆粒的紅外輻射現象。研究人員隨後觀測到,這些塵埃正在生長、結晶,並且逐漸沉澱為一個扁平的盤。這一研究結果意味著,T矮星能夠形成行星。研究人員在10月21日出版的美國《科學》雜誌上報告了這一發現。Apai表示,“我們認為如果它們(塵埃雲)能夠開始,那么它們一定就有結果。”
然而義大利佛羅倫斯di Arcetri天文觀測站的天文學家Leonardo Testi認為,在行星的形成過程中依然存在著許多不確定因素,並且不是所有的塵埃顆粒都能夠形成行星。他指出,根據理論預測,當這些鵝卵石大小的天體互相碰撞後將會彼此摧毀,而不會黏結在一起。此外,天文學家很難追蹤這樣的顆粒,這是由於隨著它們變得越來越大,對它們釋放出的更長的波長進行探測變得日益困難。但是Testi表示,T矮星是行星搖籃這一說法依然非常具有誘惑力,特別是當這些天體變成了離我們最近的鄰居後更是如此。

L矮星和T矮星

T矮星科學家發現的最冷的褐矮星

褐矮星劃分為兩類:L矮星和T矮星,兩者之間的差別很微妙。L矮星表面溫度更高一些,達到1200-2000攝氏度;T矮星表面溫度為1200攝氏度,其大氣層中富含甲烷氣體。L型褐矮星在光譜上比起巨行星更接近M型矮星,它包括了質量最小的恆星和質量最大的亞恆星天體。T型褐矮星則具有更類似於巨行星的光譜,但是質量則要比巨行星大得多。同時根據光譜中一些與溫度有關的特徵,褐矮星又可以從0(最高溫)到8(最低溫)分成9個亞類。現在已知的L型褐矮星大約有250顆,T型褐矮星大約有50顆。

T矮星的形成

T矮星中上部的紅點是鯨魚座中新發現褐矮星CFBDS 0059

關於T矮星形成的機制天文學家們眾說紛紜,比較常見的有拋射理論前恆星核的光致侵蝕理論不透明度制約的分裂理論原恆星盤的不穩定性理論等。拋射理論認為,褐矮星是由於低質量的原恆星胚在還沒有達到產生氫核聚變所需的質量前,與其它天體發生了碰撞而被拋射出前恆星核所形成的,這一理論部分地得到了雙褐矮星系統的證實。前恆星核的光致侵蝕理論基於大質量恆星的輻射對前恆星核的光致侵蝕作用,能夠解釋處於電離氫區中的褐矮星的形成機制。褐矮星也可能由大質量的原恆星盤在其它恆星的引力作用下發生碎裂而產生。這些理論每個都只能解釋部分褐矮星的形成,研究褐矮星周圍的恆星盤可以有效地檢驗上述理論。

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