恒星像圣诞礼物一样被撕开来创造奇怪的“木星质量双天体”世界

(2024-12-26 12:31:30)

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恒星像圣诞礼物一样被撕开来创造奇怪的“木星质量双天体”世界

By Robert Lea

published 15 hours ago

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“我认为木星质量双天体（JuMBO ）为恒星和褐矮星之间的一个交叉路口——如果没有被来自更大质量恒星辐射它们会已经像恒星一样，这已经雕刻它们更像褐矮星一样” 。

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显示一颗恒星猛烈的解开两个恒星核来创造一对木星质量双天体的描画。(Image credit: Robert Lea)

今年科学家们已经收到了一份意想不到的圣诞礼物：对木星质量双天体的秘密一个潜在的解决方案，木星质量双天体是一种奇怪的似乎不是行星或恒星的天体。试着在那个上面放上一个蝴蝶结吧！

这份礼物来自一个研究团队，他们相信神秘的木星质量双天体（JuMBO）实际上是已经被大质量、强大的恒星暴力的“解开” 的恒星核，就像孩子们在圣诞节兴奋的拆开礼物一样。这可能潜在的解决一个出现在2023 年中的秘密。

天文学家用詹姆斯韦伯太空望远镜在猎户座星云团中发现了 42 对这种自由漂浮的行星质量天体。他们被困惑，因为它们没有被关联到一颗恒星并且不知怎的设法来呆在双对中。这提示木星质量双天体不像行星或恒星一样形成，创造相当的难题。

由谢菲尔德大学的理查德·帕克（Richard Parker）和本科生杰西卡·戴蒙德（Jessica Diamond）领导的团队设计了这个想法来解释木星质量双天体形成，他们通过重新访问一个旧的想法来解释这个新现象这样做了。

该理论围绕着“光蚀”，一种在这个过程期间大质量的猛烈的恒星O型或B恒星用高能辐射轰炸其他恒星来剥离它们的外层。这个想法合适，因为形成恒星的猎户座星云是充满有炽热的大质量 OB 星的。

帕克告诉太空网站， “我们正在用一个相当古老的想法——来自大质量恒星的辐射是如此强它侵蚀最终形成一颗恒星的气体'核'，辐射从核去除了一些物质减少了它的质量，但也压缩剩余的物质以便有效的形成了一个低质量的天体” 。

显示在猎户座星云中两个 “解包” 的木星质量双天体的描画。 (Image credit: Gemini Observatory/Jon Lomberg)

该团队重新访问了 20 年前发表的一篇恒星通常在双星系统中形成的事实的论文，然后应用光蚀框架来证明一个恒星双可以被光蚀来形成一个木星质量双天体配对。

帕克继续说道，“我认为木星质量双天体为恒星和褐矮星之间的一个交叉路口——如果没有被来自更大质量恒星辐射它们会已经像恒星一样，这已经雕刻它们更像褐矮星一样”。

这为木星质量双天体混合添加另一个天体，因此在进一步进行之前让我们像查尔斯·狄更斯的经典作品《圣诞颂歌》中的圣诞幽灵一样旅行回到 2023 年当木星质量双天体被首次发现时来看它们如何蔑视分类的。

“褐矮星、行星还是恒星” 木星质量双天体与天文学家玩猜字游戏

如上解释，关于木星质量双天体的最大秘密是它们似乎蔑视通向恒星和行星的形成的途径。

木星质量双天体有与木星的质量可比较的几倍质量，因此这可能立即的提示它们也像行星一样从围绕婴儿恒星的气体和尘埃环形成。然而，在猎户座星云中发现的木星质量双天体对没有被相关到恒星。

这是可以解释的。行星往往通过与经过的“入侵者恒星”的引力相互作用或甚至通过与它们自己的行星兄弟姐妹相互作用 “成流氓”并被从行星系统甩出。

这种解释木星质量双天体的想法的问题是需要从围绕它们的恒星甩出两颗行星的能量也应该造成它们的双星排列被打破。然而，木星质量双天体仍然存在于双中。

当然，一些怪异的发生可能造成双行星被甩出不用分裂它们是合理的。然而，天文学家并没有在猎户座中发现一两个木星质量双天体对，他们在银河系的一个相对小的角落发现了 42 个！这表明凡是正在发生的都不是怪异的事件。

两个流氓木星质量双天体被从它们的星系甩出，但仍然被束缚在一起。 (Image credit: Robert Lea (created with Canva))

因此为什么天文学家认为木星质量双天体不像恒星一样形成呢？这完全归到它们的质量。当在巨大的气体和尘埃云中的过密块在它们的自身引力下生长和坍塌时恒星被诞生。这诞生一颗继续从它的产前气体和尘埃茧中收集物质的原恒星。通常这些原恒星聚集足够的质量来产生在核中的压力和温度来将氢聚变成氦，这是定义一个主序星的核过程。

正如帕克指出的那样，许多恒星被诞生有来自同一云的双星伙伴并变成双星。据估计大约一半的已知恒星处于这样一个伙伴关系中。谜团解开了，对吧？错！

这里是问题所在。

恒星的质量越大，它处于一个双星中的可能性就越大。大约 75% 的最大质量恒星存在有一个伴侣。对于像太阳这样质量的恒星这个数字下降到 50% 左右，并且随着质量减小继续下降。这意味着找到一颗有一个双星质量的恒星的机会应该几乎为零。

请记住，JWST 仅在一个星云中就发现了 42 对木星质量双天体。再一次这表明在这里正在发生的事情不只是一个侥幸。

木星质量双天体毕竟不是流氓

在帕克和戴蒙德的理论中，木星质量双天体确实真的像恒星一样形成，但它们开始有足以让它们驻在双星中的质量。然后，正是其他质量更大的恒星爆炸出猛烈辐射侵蚀掉了很多这个质量，这样留下有行星质量的木星质量双天体。

帕克说，“对木星质量双天体来形成这消除大质量行星和不知怎的作为一个双星对从它们的母星甩出的需要。它们并不是真正的'流氓'。在我们的想法中，如果不是来自附近大质量恒星的极端辐射，木星质量双天体会已经形成一个正常和常见的恒星双星，其中猎户座中有几颗”。

他补充说，该理论还排除了木星质量双天体来形成需要有很不传统的与在宇宙中其他任何地方不能被观测到的双星伙伴分离轨道的褐矮星。

显示一个褐矮星与地球、木星、低质量恒星和太阳的关系图。 (Image credit: NASA)

由帕克提到的褐矮星是像恒星一样形成的天体，但在原恒星相期间它们未能聚集足够的质量来触发氢到氦的聚变。出于这个原因，褐矮星往往被赋予“失败的恒星”这个略不公平的绰号。

它们有大约是木星的 10 到 80 倍之间的质量，这大约是太阳质量的 0.01 到 0.08 倍。正如用这些微小的质量预期的那样，褐矮星罕见的被发现在双星中。

“我认为木星质量双天体是恒星和褐矮星之间的一个交叉——如果不是大质量恒星的辐射它们会像恒星一样，这使它们变得更像褐矮星。”

帕克解释说来验证他和戴蒙德的想法，天文学家需要搜索其他充满有为木星质量双天体的大质量恒星诞生区域。如果它们是正确的，来自这些恒星的辐射越强，在它们附近发现的木星质量双天体应该是越小！

他继续说道，“因此在大质量恒星较多的区域木星质量双天体应该是较小质量的，或者，如果我们在没有来自大质量恒星辐射的区域发现了木星质量双天体那将立即的排除我们的想法！”

帕克认为，天文学家可能必须迅速行动来研究猎户座中的这些对木星质量双天体。但如果他和戴蒙德是对的，请不要担心 — 应该很快有新的木星质量双天体蹦出来。

他说，“我一直工作在计算木星质量双天体是否能会在像猎户座星云团这样拥挤的环境中存活很长时间上，似乎很多它们被扰乱了，这意味着会需要许多不止被观测到的来形成来解释这些观测” 。