失败的恒星轨道如此接近，以至于花了29年时间才确认它们是一对

一个经过深入研究的宇宙天体震惊了天文学家。所谓的“失败的恒星”格利泽229B（Gliese 229B）被揭示为两个紧密轨道运行的所谓“褐矮星”，而不是只有一个。

这一发现意味着格利泽229B是一个“前所未有的”紧密褐矮星双星系统，增加了银河系中可能存在其他此类奇异系统等待被发现的希望。这一发现还解决了关于格利泽229B的一个长期谜团，解释了为什么这颗褐矮星的亮度与其质量不符。

“格利泽229B被认为是褐矮星的典型代表，”加州理工学院（Caltech）的团队成员、研究员Jerry W. Xuan在一份声明中说。“现在我们知道我们一直对这一天体的性质判断错误。它不是一颗，而是两颗。直到现在我们才得以探测到如此接近的分离。”

褐矮星因其从气体和尘埃的坍缩中形成，像“普通”恒星一样，但未能从这些云的残余物中聚集足够的质量以触发其核心中氢到氦的融合，因此得到了“失败的恒星”这一不幸的绰号。格利泽229B位于距离我们19光年的地方，它围绕一颗名为格利泽229的红矮星运行。1995年，它成为了第一个已知的褐矮星，向天文学家介绍了失败的恒星。现在，它恰当地引入了令人难以置信的紧密褐矮星双星系统这一新概念。

你可以原谅天文学家未能区分格利泽229B的两个天体，现在被指定为格利泽229Ba和格利泽229Bb。它们之间的距离仅为380万英里（610万公里）。这可能看起来像是一个难以置信的距离，但为了让大家有所了解，这仅仅是地球与月球之间距离的16倍，大约是地球与太阳之间距离的4%。格利泽229B的两个褐矮星如此紧密地束缚，以至于它们每12个地球日就围绕彼此旋转一次。

这一发现是由加州理工学院（Caltech）的一个天文学家团队完成的，这意味着格利泽229B不是一个质量大约是木星70倍的单一天体，而是两个：一个褐矮星的质量大约是太阳系气体巨星的38倍，另一个的质量大约是34个木星质量。格利泽229B的双重性质引发了这样一个问题：如此紧密束缚的褐矮星系统是如何形成的。

“这一发现表明格利泽229B是双星，不仅解决了最近观测到的质量与光度之间的紧张关系，而且显著加深了我们对褐矮星的理解，它们介于恒星和巨大行星之间，”团队成员、加州理工学院天文学David Morrisroe教授Dimitri Mawet在声明中说。

寻找缺失的环节

褐矮星对天文学家来说非常有趣，因为至少在质量方面，它们填补了最大行星和最小恒星之间的空白。这些失败的恒星通常被认为具有13到80个木星质量。

自20世纪60年代以来，天文学家就理论化了恒星和行星之间的这种“缺失环节”，但直到20世纪90年代中期，天文学家才在格利泽229B的形式下发现了其中之一（或者我们现在知道的两个）。包括Rebecca Oppenheimer在内的一个团队，也是这次新发现背后的团队之一，揭开了失败的恒星（们）的面纱。

Oppenheimer现在是美国自然历史博物馆天体物理系的教授，但在1995年，她是一名加州理工学院的研究生。与同事一起，Oppenheimer使用帕洛马天文台发现格利泽229B的大气中存在甲烷。这在巨大的气体巨星中很常见，但在恒星中却不是，这意味着格利泽229B与恒星的相似性暗示了其作为行星和恒星之间缺失环节的性质。

“看到第一颗比恒星小的天体绕着另一颗恒星运行是令人振奋的，”Oppenheimer在声明中说。“它开启了一个寻找像它这样的奇异天体的小产业，但从那时起，它一直是个谜。”

自从发现格利泽229B以来的三十年里，天文学家对这一系统进行了深入研究，发现即使对于一颗失败的恒星来说，它也太暗淡了，与其质量不符。这导致科学家们推测格利泽229B一定是两个褐矮星，而不是一个。然而，这种双重性质的观测仍然避开了天文学家。

“要在30年的时间里逃避天文学家的注意，这两个褐矮星必须非常接近彼此，”Xuan解释说。

Xuan和他的同事能够成功地利用两种不同的仪器，这两种仪器都安装在智利北部阿塔卡马沙漠地区的非常大望远镜（VLT）上。GRAVITY干涉仪使研究人员能够将格利泽229B空间分辨率为两个天体，而CRyogenic high-resolution InfraRed Echelle Spectrograph（CRIRES+）使他们能够探测到来自两个天体的光谱。

这个工具揭示了一个褐矮星的红移，即光波长的“压缩”，表明一个天体正在远离地球，以及另一个失败的恒星的蓝移，即光波长的拉伸，表明向地球运动。

因此，揭示了褐矮星双星格利泽229Ba和格利泽229Bb。

“这两个相互围绕运行的世界实际上半径比木星还小。如果在我们的太阳系中有像它们这样的天体，它们在我们的夜空中看起来会非常奇怪，”Oppenheimer说。“这是几十年来亚恒星天体物理学中最令人兴奋和着迷的发现。”

尽管紧密褐矮星双星的形成有点谜团，但可能的情况是，诞生这些失败恒星的气体和尘埃的坍缩云可能分成了两部分，创造了两个褐矮星“种子”。这些种子随后可能成为引力束缚，导致了格利泽229B系统的诞生，以及其他类似系统，正等待被发现。

“第一个已知的褐矮星伴星是双星这一事实，对于正在进行的寻找更多此类天体的努力来说是个好兆头，”Xuan补充说。

该团队现在的目标是使用位于夏威夷W. M. Keck天文台的Keck Planet Imager和Characterizer（KPIC）等仪器，寻找更紧密轨道运行的褐矮星双星。他们还可以使用Keck天文台即将建成的高分辨率红外外行星特征光谱仪（HISPEC），目前正在加州理工学院建设中。

“很高兴看到近30年后，有了新的发展，”加州理工学院天文学和行星科学教授Shri Kulkarni说，他不是这个团队的一部分，但是格利泽229B最初的发现者之一。“现在，这个双星系统再次令人震惊。”

关于格利泽229Ba和格利泽229Bb的研究发表在10月16日的《自然》杂志上。