两个行星互相环绕「最可怕的恒星」

2023-09-05 09:27:15|来源：搜狐

简介：天文学家已经发现了一个距地球约450光年的非常奇怪的双星系统：它的两个成分都不是恒星。其中一颗是褐矮星（被称为"失败的恒星"，它由于质量不足无法成为燃烧的恒星，但其质量仍远大于太阳系最大的行星木星。），另一颗是行星。它们具有已知系统中最低的结合能。只需很少的能量输入就可以将它们解开并甩开。

天文学家发现了一个距离地球450光年左右的非常奇怪的双星系统：它的两个组成部分都不是恒星。相反，其中一个是一颗褐矮星，另一个似乎是一颗围绕着它运行的行星！即使如此，这颗褐矮星也是比较低端的东西。如果它的质量再小一点，它本身就是一颗行星。

这个系统被称为CFHTWIR-Oph 98，但我们姑且简称它为Oph 98。几年前，它是在地面观测中被发现的，使用加拿大-法国-夏威夷望远镜的红外WIRCAM相机（因此它的第一部分是天体名称），在银河系的一个恒星诞生的区域，我们看到的是Ophiuchus星座（因此是第二个名称部分）。它在2006年和2012年被观测到，并被确认为褐矮星——一种比行星更巨大但太轻的天体，无法像恒星那样在其核心点燃持续的核聚变。

天文学家在2013年用哈勃再次观测到它，然后在2020年用英国红外望远镜再次观测到它。在这三张望远镜图像中，可以看到一个较暗的物体非常接近主星（较亮的）物体--褐矮星。他们马上怀疑这可能是一个伴星，但如何确定呢？

（CFHT（左）、哈勃（中）和UKIRT（右）观测到的极低质量天体Oph 98 AB（中图所示），很可能是一个褐矮星/行星系统。资料来源：Fontanive等。）

一种方法是在数年内观察它们，并跟踪它们在太空中的运动。如果它们一起运动，它们很可能是连在一起的，但如果它们不连在一起，那微弱的那个很可能是一个背景恒星或星系。这就是为什么我提到了所有这些观测数据和它们的日期。果然, 这两颗星一起在太空中移动, 并且看起来在物理上相互关联. 因此，我们称主星Oph 98为A，副星Oph 98为B（说实话，我认为B应该是b，因为它是一颗行星，但在这种情况下，命名惯例并不明确，因为主星是一颗褐矮星）。

但这很奇怪! 考虑到它们与地球的距离，以及它们在天空中的明显距离，它们肯定至少相距300亿公里。这是一个很长的距离；比海王星离太阳的距离远六倍以上。

新的观测结果让天文学家得到了这两个天体的质量估计，这也是它变得更加有趣的地方。Oph 98 A的质量似乎是木星质量的15倍左右。这是在褐矮星质量范围的最低端。它很可能能够在核心中融合氘（氢的同位素），但不会持续太久。在那之后，它不会产生任何新的能量，只是在接下来，哦，一万亿年左右的时间里冷却下来。

Oph 98 B的质量约为8个木星，所以它的质量在行星质量范围内是相当稳固的。这些数字是根据天体的年龄得出的，天文学家将其标为300万年, 非常年轻。它们的年龄可能在100万至700万年之间在这种情况下, 它们的质量可能会更高或更低. 所以，原生星有可能实际上是一颗行星，而不是一颗褐矮星。

（一幅相当奇特的艺术作品，展示了褐矮星Oph 98A（左上角）被一个行星质量的伴星环绕。它们之间相隔300亿公里，彼此之间会呈现出点状。资料来源：Thibaut Roger /伯尔尼大学。）

不管是哪种方式，这都是一个质量很低的系统；即使加在一起，它们的质量也远远小于质量最小的真星。这就是为什么这一切会如此奇怪：在至少300亿公里的距离上，它们在引力作用下几乎无法相互依存。它们拥有已知系统中最低的结合能量；只需要很小的能量输入就可以解除它们的结合，并将它们甩开。

这也提出了它们是如何形成的问题。褐矮星的形成方式与恒星类似，由气体和尘埃组成的密集、寒冷的云层会坍塌。这就形成了一个漩涡状的圆盘, 物体在中心形成。但行星是由圆盘形成的，而不是由云层的直接坍塌形成的。

褐矮星的圆盘不可能是这样的. 首先, 褐矮星的圆盘中没有足够的物质来制造一颗质量为木星8倍的行星。另一个原因是, 圆盘太小, 无法在那么远的地方形成一颗行星. 有可能它们是在较近的地方形成的, 二级星被甩出, 也许是与一颗过往的恒星相遇, 但在它们存在的短暂时间内, 这似乎不太可能. 而且, 它们只是在引力的作用下勉强结合在一起, 而一次相遇不太可能给行星提供那么多能量。这是个令人难以接受的巧合。