失败恒星的第二次机会

失败恒星的“第二次机会”

褐矮星是一类质量介于行星和恒星之间，约为木星质量的13到80倍的天体。在恒星世界，它们常被贴上“失败恒星”的标签，原因是尽管它们的形成过程与普通恒星无异，即源自于星际气体和尘埃云中大片过于致密的物质区域发生塌缩，但它们未能从这些云中积累到足够的质量，从而无法在核心触发氢聚变为氦的核聚变过程。因此，它们也比其他的恒星同类暗得多、冷得多。

太阳、一颗小质量恒星、一颗褐矮星、木星和地球的相对大小。（图/NASA, ESA, SDO, NASA-JPL, Caltech, A.Simon (NASA-GSFC); Designer: E. Wheatley (STScI)）

现在，在一项新发表于《天体物理学期刊》的研究中，一个研究团队发现了一对彼此绕转的褐矮星，它们正在共同对抗这种“失败”：其中一颗褐矮星正主动从另一颗褐矮星那里吸取物质——这意味着它们最终可能并合形成一颗新的恒星，亦或者吸取物质的那颗褐矮星获得足以在核心触发核聚变所需的质量，并成为一颗真正的恒星。

一对藏在暗处的奇特双星

由于褐矮星十分暗弱且难以探测，天文学家并不确定它们究竟有多常见。但据估计，银河系中可能多达有1000亿颗褐矮星。和其他恒星一样，这数十亿颗褐矮星中有许多也是成双成对存在的。

新发现的这对褐矮星被命名为ZTF J1239+8347，研究人员是在检索了帕洛马天文台的茨威基暂现源设施（ZTF）捕获的观测数据时发现的。研究人员发现ZTF J1239+8347每隔57.41分钟就会发生一次显著的亮度变化。进一步的分析显示，这是一对彼此极近距离绕转的暗弱褐矮星。事实上，整个系统都可以容纳在地球与月球之间的距离之内。它们的质量大约是木星质量的60到80倍，位于大熊座方向，距离地球约1000光年。

观测显示，它们正处于一种稳定的质量转移关系之中。研究人员在输质褐矮星的表面识别出一个热点，它会随着这对天体彼此绕转而移动。

质量转移与两种可能的结局

研究人员并不确定这两个暗弱的天体最初是如何靠近的。但他们怀疑，一种可能的解释是，这两颗“失败恒星”原本来自不同的系统，后来在第三颗恒星引力作用下，从原本分离的系统中被拉进并推到了一起。一旦开始彼此环绕，它们就开始逐渐地螺旋式地越靠越近，直到其中一颗褐矮星在另一颗的引力影响下体积膨胀，密度变得越来越低。

ZTF J1239+8347是一对每57.41分钟彼此绕转一周的褐矮星。质量较小的那颗不断将物质转移到质量较大的那一颗表面，形成一个明亮的蓝色热点，这个热点又被强风拉伸成一条带状结构。ZTF最初正是通过一个振荡的光变曲线发现这对天体的；每隔一小时，当这对天体绕转时，这个热点就会转入ZTF的视野，使整个系统显得更亮。（视频/Caltech/R. Hurt (IPAC)）

研究人员表示，当一颗天体的引力被另一颗压过时，物质就会开始从密度较低的那颗流向密度较高的那颗，这就像物质通过一个“喷嘴”剥落流出一样。这个“喷嘴”会将物质从一颗褐矮星导向另一颗上的一个固定位置，该位置随后升温，并发出蓝光和紫外光。随着这两颗褐矮星彼此绕转，这个热点的转动导致了ZTF所观测到的周期性光变曲线。

另外，研究人员还提出ZTF J1239+8347有两种可能的结局：在一种情形下，这颗正在吸积的褐矮星会继续获得质量，直到其质量大到足以进行氢聚变。届时，它将成为一颗主序星。另一种情形是，这对天体最终将并合，变成一个天体。这同样会产生一颗质量更大的主序星。

无论是哪种情况，这对“失败恒星”都将得到第二次机会，创造出一颗明亮的新恒星。

不同寻常的发现

这是非同寻常的发现，因为尽管双星之间的质量转移并不是一个神秘的过程，但那都是发生在质量大得多的恒星天体之间，例如白矮星，在褐矮星上发现这样的现象还是首次。

由于这对新发现的天体既暗弱又靠近地球，研究人员预计，或许还存在很多类似的系统等待被发现。他们期待，薇拉·鲁宾天文台或将探测到数十个这样的天体。届时，研究人员将能更好地了解这一类天体，并弄清它究竟有多常见。

#参考来源：

https://www.caltech.edu/about/news/how-two-dim-stars-came-together-to-shine-brightly

https://www.space.com/astronomy/stars/scientists-find-2-failed-stars-that-may-have-a-second-chance-to-shine-bright-by-getting-together

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae486e

https://www.universetoday.com/articles/this-pair-of-brown-dwarfs-cant-get-enough-of-each-other

#图片来源：

封面图&首图：Caltech/R. Hurt (IPAC)