测量褐矮星的大小

太阳这样，发生核聚变反应。这项发现是由马蒂厄、范德比尔特大学的凯伊万·斯塔森（Keivan G. Stassun）、以及太空望远镜科学研究所的杰夫·瓦伦蒂（Jeff A. Valenti）共同做出的。这个小组利用了一大堆的观测数据，其中最早的一批来自于马蒂厄和斯塔森12年前所做的观测。当时他们使用的是基特峰天文台和美国海军天文台的相对较小的望远镜。在接下来的12年间，这个小组累积了另外1,600次观测数据，其中大部分来自于基特峰和泛美天文台，但最主要的观测是在智利的双子星南座天文台取得的。按照马蒂厄的说法，这个小组发现的褐矮星是年轻的，只有一百万岁。它们位于距离地球只有1,500光年的猎户座大星云之中，这是太空中一片富足的恒星形成区域。 “我们的目标是寻找食双星，”马蒂厄，他们的观测计划是搜索这片著名的、被研究得非常透彻的恒星育婴室。“我们在寻找会眨眼的恒星。这是食双星系统的标志。” 双星系统，即两颗相互绕转的恒星，对天文学家们是很有帮助的，特别是当它们的轨道侧向我们，一颗恒星可以在它们的宇宙华尔兹舞步中遮掩另一颗恒星的时候。这种掩食现象使得对恒星物理性质的重要测量成为可能，斯塔森说。他现在是范德比尔特大学的教授，但在收集那些观测数据的时候，他还是马蒂厄的一名研究生。这两颗褐矮星是相当年轻的，它们的大小与天文学家们的预期大致相符。其中较大的一颗约为木星大小的50倍，木星是我们太阳系中最大的行星。较小的一颗约是木星大小的30倍。尽管它们体形不小，分别是太阳半径的70%和50%，但这两颗褐矮星的质量却只有我们太阳的5.5%和3.5%。按照斯塔森的说法，这样的测量为“翻译”其他褐矮星的物理性质提供了一块“罗塞塔石碑”，即使它们不处于双星系统之中。天文学家们一直推测着褐矮星的物理性质，但是直到现在，才有人能够完成一整套的直接测量。在大多数方面，新的观测数据都与已经建立的褐矮星理论模型相符，但是，令人吃惊的是，两颗褐矮星中质量较小的那颗居然比较重的那颗更热。 “当我们观测恒星时，任何恒星，质量较大的总是更热，”斯塔森说。“可能的情况是，较小的那颗褐矮星可能被某些物理过程改变了自身的结构，而这种过程并未被包括在任何现有的理论模型之中，也许是一个强磁场，不过这一切都只是推测而已。” 斯塔森说，另一种解释是，这对褐矮星“不是亲生的双胞胎，而是被分别收养的两兄弟。”换句话说，它们并不像大多数双星系统一样，是在同一片气体和尘埃云中诞生的，而是形成于不同的时间和地点，后来才不知何故，变成了相互旋转的同伴。理论认为，褐矮星开始时更像是普通的恒星，形成于星际尘埃气体云中。然而，驱动了普通恒星的核反应在它们内部无法被点燃，因为这些恒星中心的压强和温度都达不到要求，根本的原因是它们的质量太低。 “褐矮星的定义就是，它们的质量太低，使得中心温度永远无法高到点燃氢核聚变的程度，” 马蒂厄解释说。不过，褐矮星确实会发光，斯塔森说，因为强大的引力会使恒星随着时间而收缩。马蒂厄说，最新的研究也许有助于揭开恒星和行星不同的演化方式。行星，比如木星，形成于环绕它们主星的一个气体盘中，因此它们拥有与恒星不同的性质。“一些人将木星视为一颗失败的恒星，但它极有可能拥有一个铁核，而这些褐矮星的中心都是氢，”马蒂厄解释说。“这两种演化方式的比较，使得褐矮星和日外行星被关联在一起，形成了一对令人兴奋的组合。”最后，新的发现不仅会帮助天体物理学家们修正褐矮星的理论模型，它们还会为这种恒星之所以流产的本质和原因提供非常珍贵的线索。
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