詹姆斯韦伯太空望远镜窥探破纪录的应该不存在的 “失败的恒星”（视频）

By Robert Lea

2023/12/15

James Webb Space Telescope

 “我们正在看某些新的和意想不到的东西” 。

詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）已经在刚好距离地球仅1000光年的年轻星团中发现了一颗破纪录的自由漂浮的褐矮星和另外两颗所谓的“失败的恒星”。

这颗破纪录的褐矮星不与一个母星相关，有一个约为木星质量八倍的质量。与此同时，最小的天体有一个大约是木星的三倍的质量，这使它对目前关于这些天体如何被诞生的理论是一个挑战。这一发现可以帮助天文学家更好确定行星和恒星之间的界线在哪里。

该研究的主要作者和宾夕法尼亚州立大学科学家凯文卢曼在一份声明中说，“在每本天文学教科书中你将发现一个基本问题是最小的恒星是什么？这就是我们正在试图来回答的问题”。

由詹姆斯韦伯太空望远镜看到的星团IC 348，在那里它发现了三颗“失败的恒星”褐矮星。 (Image credit: NASA, ESA, CSA, STScI, and K. Luhman (Penn State University) and C. Alves de Oliveira (European Space Agency))

该团队发现了这三颗褐矮星包括这颗新的破纪录者，当时他们在IC 348星团的纤细气体和尘埃中心训练詹姆斯韦伯太空望远镜的近红外相机（NIRCam），该星团位于更大的恒星诞生英仙座恒星形成区域内。因为这个星团的年轻，它之内的褐矮星仍正在辉红外光，这是从它们形成留下的热的结果。

来自这项研究最承诺的目标被选用为詹姆斯韦伯太空望远镜的近红外光谱仪（NIRSpec）微快门阵列的一个深入后续调查。近红外光谱仪足够灵敏到来探测比地面望远镜更暗的天体，允许了研究小组来从背景星系将褐矮星区分开，将八颗潜在的褐矮星缩小到三颗。

为什么有些恒星 “失败”？

由詹姆斯韦伯太空望远镜看到的三颗褐矮星及其在IC 348中的位置。 (Image credit: NASA, ESA, CSA, STScI, and K. Luhman (Penn State University) and C. Alves de Oliveira (European Space Agency))

褐矮星获得它们的不幸 “失败的恒星”的绰号，来自它们被从坍塌的气体云诞生，就像所有的恒星是的一样，但它们从未收集到足够的质量来触发在它们的核的氢到氦的核聚变------这个过程对一颗恒星在它的主序生命周期放出大部分能量和光是负责的。

恒星褐矮星和大行星之间有一个重叠，有许多这些失败的恒星有太阳系最大行星木星的几倍的质量。然而，科学家们并不完全确定能被像一颗恒星一样诞生的最小天体是什么以及氢到氦的聚变开始的最小恒星质量是什么。

这被当到核聚变时褐矮星不是完全失败的事实复杂化。它们据信是足够大质量来聚变重氢------也称为氘------一起在它们的核中。

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这个年轻星团中的小褐矮星对恒星形成模型是一个问题，因为气体云的小尺寸。一个更小的云将有更弱的引力，因此应该挣扎来坍塌并诞生如此一个小的褐矮星。同样，按照这一发现背后的天文学家，这颗矮小的褐矮星不应该已经能够像一颗行星一样在这个系统中形成。

研究首席研究员和欧洲航天局科学家卡塔琳娜·阿尔维斯·德·奥利维拉说，“对目前的模型相当容易在一个恒星周围的圆盘中来制造巨型行星，但在这个星团中，这个天体会不太可能在一个圆盘中形成，而是像一颗恒星一样形成，三个木星质量比我们的太阳更小300倍”。

“因此我们不得不问，恒星的形成过程如何在如此非常非常小质量下操作？”