\"失败恒星\"褐矮星或存超级风暴系统

gabriel890829 · 发表于 2015-7-24 07:35:04

　　近日，一项新的研究使用美国宇航局斯皮策空间望远镜对44颗褐矮星在红外波段进行了观测。天文学家们报告称他们记录到这些天体的周期·X·亮度变化，这是在这类天体上观察到最显着的变化信号。这一发现可能说明这类天体拥有狂暴的天气现象。加拿大西安大略大学天文学家斯塔尼米尔·米特切夫(Stanimir Metchev)在一份声明中表示：“随着褐矮星围绕其自转轴旋转，我们可能看到了它被云层覆盖的区域以及无云的区域，这样便产生了明显的亮度变化。”

　　他说：“这是这颗星球上云层覆盖量不均匀的信号之一。”褐矮星的质量大约介于10倍至80倍木星质量之间，并不足以引发其内部产生核聚变反应。因此随着时间推移，他们的大气层开始逐渐冷却，云量逐渐增多，变得越来越像那些气态巨行星。米特切夫和他的研究组相信这些巨大的风暴系统中包含有强劲的飓风以及剧烈的闪电现象，其规模可能要远远超过太阳系中的任何类似现象，甚至可能比木星的大红斑的规模更加巨大。

　　但是在褐矮星上，这样的巨型风暴搅动的云层可能并非由水汽或氢气组成，而是炙热的沙粒，熔化的液态铁，或者是盐粒。对于科学家们而言，研究这类天体将有助于加深他们对于质量更小的木星一类气态巨行星的了解。这些研究将帮助我们了解大气动力学，不仅仅是针对褐矮星，还有我们太阳系内部和外部的其它行星。由于在银河系内存在很多褐矮星，它们可以成为一个非常理想的行星气象实验室，研究人员正打算在这方面开展更多的研究。

　　褐矮星brown dwarf，褐矮星是构成类似恒星，但质量不够大，不足以在核心点燃聚变反应的气态天体。其质量在恒星与行星之间。褐矮星是处于最小恒星与最大行星之间大小的天体，由于这一原因褐矮星非常暗淡，要发现它们十分复杂，因此要确定它们的大小就更加复杂。但是最近天文学家成功地发现了组成双星系统的两颗褐矮星，在确定它们围绕共同重心运行的参数之后，计算出这两颗褐矮星的重量和大小。

　　褐矮星被称为“失败的恒星”，它由于质量不足无法成为燃烧的恒星，但其质量仍远大于太阳系最大的行星木星。天文学家在这些古怪的星球上发现了巨大的类似行星的风暴，这种风暴足以与木星上的大红斑风暴媲美。由于褐矮星会随时间的推移冷却下来，该星球上气态的铁分子就会浓缩成液态的铁云和铁雨。随着进一步的冷却，巨大的风暴就会扫过这些云层，让明亮的红外线逃逸到宇宙中。

　　低质量恒星的观测和研究是近十年来恒星领域研究热点之一,褐矮星是其中最主要的一族,它们不属于恒星,也不属于行星,而是介于两者之间的天体.褐矮星的研究使我们对恒星与行星的本质有了更深刻的认识,并发现了延伸到主序下部更冷的L型和T型.褐矮星在银河系里数量可与主序星相比,但不是宇宙暗物质的主要成分.褐矮星的形成可能既不一样于恒星也不一样于行星,对它们形成的研究可以更透彻地理解恒星及行星的形成。

　　十几年前，褐矮星还仅仅是天文学教科书中停留在理论上的天体，那时甚至还不知道这种质量介于巨行星和最低温矮星之间的天体是否存在。而今天，我们所面临的问题是如何来区分这些低质量天体。在最近一期的《天体物理学报》上，麦克雷（McLean）等人提出了基于褐矮星近红外光谱的统一分类方法。这一分类方法同时也提供了有关褐矮星的化学信息。

　　由于没有核聚变，褐矮星的表面温度不会超过3000K。褐矮星的温度越低，它的可见光波段的亮度就越小。M型矮星的辐射主要集中在红光波段（大约0.75μm），而温度更低的L型褐矮星（温度为1200-2000K）和T型褐矮星（温度为800-1200K）的辐射则主要集中在近红外波段（1-2μm），这使得褐矮星从本质上就会变得很暗弱。另外，褐矮星外层大气中的分子，例如水、一氧化碳、甲烷和氨，会吸收向外的辐射，使得褐矮星进一步变暗。这些因素使得寻找褐矮星成为了天文观测的一大挑战。

　　关于褐矮星形成的机制天文学家们众说纷纭，比较常见的有抛射理论、前恒星核的光致侵蚀理论、不透明度制约的分裂理论、原恒星盘的不稳定·X·理论等。抛射理论认为，褐矮星是由于低质量的原恒星胚在还没有达到产生氢核聚变所需的质量前，与其它天体发生了碰撞而被抛射出前恒星核所形成的，这一理论部分地得到了双褐矮星系统的证实。

　　前恒星核的光致侵蚀理论基于大质量恒星的辐射对前恒星核的光致侵蚀作用，能够解释处于电离氢区中的褐矮星的形成机制。褐矮星也可能由大质量的原恒星盘在其它恒星的引力作用下发生碎裂而产生。这些理论每个都只能解释部分褐矮星的形成，研究褐矮星周围的恒星盘可以有效地检验上述理论。褐矮星是可以发生热核反应的，只是由于不激烈所以不会发光。但其红外辐射可以占到太阳的1~2&permil;左右，过于靠近它也有热能。