天文学家在确定能够以类似恒星的方式形成的最小物体时，发现了一颗微小的自由漂浮的褐矮星。

用美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜，天文学家已经确定了能够以类似恒星的方式形成的最小物体——一颗自由漂浮的褐矮星，其质量只有木星的三到四倍。

“你会在每本天文学教科书中发现一个基本问题，最小的恒星是什么？这就是我们试图回答的问题，”宾夕法尼亚州立大学的主要作者凯文·鲁曼解释道。

什么是褐矮星？

褐矮星是位于恒星和行星之间的物体。它们的形成方式与恒星相似，密度越来越大，以至于在自身重力的作用下坍缩。

然而，它们从来没有变得足够致密和热，以开始融合氢成为一颗恒星。

一些棕矮星落在等级的低端，可以与巨行星相媲美。在这个尺寸下，它们的重量仅仅是木星质量的几倍。

识别最小的褐矮星

为了发现褐矮星，研究小组研究了星团IC 348——位于大约1000光年以外的英仙座恒星形成区。这个星团只有大约500万年的历史。

由于星团很年轻，任何棕矮星在红外光下仍会很亮，因其形成时的热量而发光。

使用韦伯的NIRCam，研究小组首先对星团的中心进行成像，根据亮度和颜色来识别褐矮星候选星。使用韦伯的NIRSpec微型快门阵列对最有希望的目标进行了跟踪。

韦伯对红外线的敏感度使得该团队能够识别比地面望远镜更微弱的物体。望远镜敏锐的视觉也有助于确定哪些红色物体是相对于背景星系的精确的褐矮星。

这一过程使研究小组确定了三个目标，重量为木星质量的三到八倍，表面温度在1500到2800华氏度之间。

根据计算机模型，最小的褐矮星的重量是木星的三到四倍。

小质量恒星的形成过程是如何进行的？

解释如此小的褐矮星是如何形成的，在理论上是一个挑战。一团又重又密的气体云有足够的引力坍缩形成一颗恒星。

不过，小云团由于引力较弱，应该更难坍缩形成褐矮星。对于具有巨行星质量的褐矮星来说尤其如此。

“对于目前的模型来说，在恒星周围的圆盘中制造巨大的行星非常容易，”欧洲航天局(ESA)的首席研究员Catarina Alves de Oliveira说。

“但在这个星团中，这个物体不太可能形成于一个圆盘中，而是像恒星一样形成，而且质量是木星的3倍，比我们的太阳小300倍。所以我们不得不问，恒星形成过程是如何在如此非常非常小的质量下运作的？”

这是首次在太阳系外探测到这种分子

微小的棕矮星可以帮助天文学家更好地了解系外行星，因为最小的棕矮星与最大的系外行星重叠。因此，预计它们将具有相似的性质。

然而，一颗自由漂浮的褐矮星比一颗巨大的系外行星更容易研究，因为后者被其宿主恒星的强光所隐藏。

在调查中，发现的两颗褐矮星具有一种未知碳氢化合物的光谱特征，这种碳氢化合物含有氢和碳原子。这个红外信号也被美国国家航空航天局的卡西尼任务在土星大气和星际介质中探测到。

“这是我们第一次在太阳系以外的物体的大气中探测到这种分子，”阿尔维斯·德·奥利维拉解释道。

“褐矮星大气模型并不能预测它的存在。我们正在观察比以往任何时候都更年轻、质量更轻的物体，我们看到了一些新的和意想不到的东西。”

这些物体是流浪行星的可能性

由于这些物体在巨行星的质量范围内，这就提出了它们是褐矮星还是从行星系统中喷射出来的流氓行星的问题。尽管该团队不能排除流氓行星理论，但他们认为这些物体更有可能是褐矮星。

一颗被喷射的巨行星不太可能存在，原因有二。首先，与质量更小的行星相比，这类行星通常并不常见。其次，大多数恒星都是低质量的，巨型行星在这些恒星中很少见。

正因为如此，星团中的恒星不太可能产生大质量的行星。由于星团还很年轻，可能还没有足够的时间让巨大的行星形成然后被驱逐。

未来的工作

相似物体的发现将有助于弄清它们的状态。流氓行星很可能会在星团的外围被发现，所以在未来，搜索区域应该扩大，以找出它们是否存在于星团内。

该团队还可能进行长期调查，以便在未来探测到更暗和更小的物体。