哈勃望远镜拍摄：距地球18光年，首次发现的一颗失败恒星

1995年,天文学家在距地球18光年的一颗红矮星附近发现了历史上第一颗棕矮星的踪迹--格力泽229B。

这是我们人类第一次接触这类天体。

这让天文学家很兴奋，之前只是理论猜测它的存在，如今（1995年）终于发现了它。

但随之而来的，这次的发现也出现了一个长久无法解答的谜题，格力泽229B的质量之谜。

从发现至今它一直困扰着天文学家，直到2024年10月16日，发表于自然科学期刊的一项研究终于解开了这个长久之谜。

大家好我是腾宝，这期我们就来聊聊这项研究。

那在聊这个谜题之前我们先来说说什么是棕矮星（褐矮星）。

棕矮星它被称为失败的恒星，这是为什么呢？

恒星我们大家都知道，它之所以会发光发热是因为它内部的聚变反应，也就是将较轻的原子核融合为较重的原子核。

融合的过程中会有一部分质量损失，按照质能方程，损失的这部分质量是以能量的方式辐射了出去，这就是恒星能量的来源。

那么恒星用来核聚变的材料是什么呢?

恒星在其一生的大部分时间里它都是以氢的聚变为主要燃料。

它的反应是将4个氢原子融合为一个氦原子，我们将这个过程称为P-P链式反应。

P就是质子，也就是氢原子。

而氢作为宇宙含量最多也最简单的一种元素。

所以恒星的基本组成都是以氢为基础，它百分之70-80的质量都是由氢提供。

所以衡量一颗恒星是否可以稳定持续的发光发热，就是看它是否可以稳定持续的以氢作为聚变燃料。

那么相应的，它是否是一颗真正的恒星，就是看它是否可以启动氢的聚变反应。

那恒星是怎么启动氢的聚变反应的呢？

恒星是利用它自身的质量启动。

恒星是由分子云聚集形成，当它自身聚集的分子云越多，也就是自身的质量越大时，内部的温度和压力就会越大，这样便会逐渐达到启动氢聚变的条件。

而这个条件最低需要0.07-0.08个太阳质量。

也就是当恒星自身的质量达到0.08个太阳质量时，它才有能力启动内核氢的聚变，小于这个质量则不能。

棕矮星便是因质量无法达到这个条件，所以无法进行正常的恒星演化。

因此被称为了失败的恒星。

不过虽然无法启动氢的聚变反应，但它的质量可以启动氘的聚变。

氘是氢的同位素，它比氢多了一个中子，聚变所需的条件相对较低，当其质量大于13个木星质量时便能达到。

只不过氘的含量很少，不能长久的持续，当它耗尽之后棕矮星便会逐渐冷却。

所以介于这个质量，有时候棕矮星更像是一个超大号的木星，我们并不能将它们完全的区分。

它们的边界其实很模糊。

这也算是过渡天体分类的一个难点。

不过总的来说，小于0.08个太阳质量大于13个木星质量的天体，一般是棕矮星的可能性很大。

以上就是对棕矮星的一些介绍。

那么我们再回到格力泽229B的问题。

格力泽229B的方位是位于天兔座和大犬座之间的一片天区。

寻找它的方位也很容易，找到夜空第一亮星天狼星，在它右侧这边就是格力泽229B所在的方位。

它和一颗红矮星组成了一个双星系统，两个绕转一周大概需要两百多年。

根据它们的轨道数据，我们可以计算出这颗棕矮星的质量，大约是在70个木星质量左右。

这也是在棕矮星的质量范畴，算是一颗比较大的棕矮星了。

这个似乎没有问题。

但若是结合它的亮度和年龄，这个质量就让天文学家很困惑。

因为根据亚恒星演化理论，70个木星质量的棕矮星在它这个年龄，大概30亿年左右，它不应该冷却的如此暗，它应该很亮，起码是要比现在看到的格力泽229B的亮度要亮的多。

可实际，它为什么这么暗。

再三的验证之后，计算的质量没有问题，光度的测量也没有问题。

所以问题到底出现在了哪？光度与质量为何不匹配？

难到我们理解的恒星演化理论出现了问题。

这一直困扰着天文学家。

2024年10月16日自然科学期刊的这项研究给出了答案。

研究是说我们对格力泽229B从一开始的了解就错了。

事实上它并不是一颗单星，而是两颗棕矮星。

它们两个相距很近，大约为地月距离的16倍，每12天绕行一次，其中一个质量是为木星的38倍，一个为木星的34倍。

所以在一开始发现的时候，天文学家根据引力计算的是它俩的质量。

因此得到的光度和质量出现了不匹配。

这项研究由两个团队独立发现，一个团队将此结果发表在了<自然>期刊上，另一个则发表在了<天体物理学杂志快报>上。

所以这样的话，理论与实际观测的矛盾也就解除了。

答案也确实很简单，一个变两个，我们第一次发现的棕矮星，原来是个双胞胎。