NTT望远镜:褐矮星的形成和恒星的形成相类似
——在猎户座的星云中发现了非常年轻的亚恒星

译:Jack


概要:

    一支由世界各地的天文学家组成的队伍进来宣布:在猎户座星云中,发现了一个奇怪的现象:有很多的暗物体,它的周围围绕着尘埃盘,这些科学家们相信,这些暗物质可能就是最近形成的褐矮星。

    这次的发现归功于La Silla天文台的SOFI。它是一个特殊的红外线感应器。它在探求亚恒星的起源和性质方面的能力是出众的,所谓的“亚恒星”也就是褐矮星了。

    特别的,这些结果说明了褐矮星和恒星的起源相似,同时也说明了在性质方面,褐矮星与恒星接近——而不是行星——也就可能有伴随的行星系统的出现。

    此外,尘埃盘的出现确定了这个褐矮星团中的成员关系,也确定了这信的暗物体的性质,和亚恒星是差不多的。这个褐矮星团是至今为止发现的褐矮星团中最大的一个。

    这个重要的结果,已经上报至美国天文学会会议了。

银河系中的亚恒星

    在过去的5年中,几组天文学家确认了一种很暗的亚恒星星体。这些气体组成的天体,质量很小,而且,因为它的核区不能够达到足以进行持续、稳定的热核反应的温度,所以这姓星体永远不会像恒星一样发射出迷人的光芒。

    类似这样的星体的质量比不上太阳质量的7%,所以人们常常称之为“褐矮星”、“形成失败的恒星”或者是“超行星”。事实上由于星球的核区内没有核反应来提供持续稳定的能量,所以这些星体的性质更类似巨大的气体状行星——比如木星,而不是太阳。

    例如,虽然褐矮星的质量介于10~70个木星(太阳系内最大的行星)质量之间,但是,褐矮星太小,仍然和木星相当——大约是140,000千米,或者说是太阳的1/10。

    但是,褐矮星是否者的是巨大的行星,还是形成失败的恒星?

    在所有有关褐矮星的问题上,褐矮星的起源和它与恒星、行星的关系最为根本。褐矮星是巨大的行星,是小的未形成成功的恒星或者是其他什么根本不同的东西?

    要解决这些问题,最关键的是褐矮星的形成方式,看它到底是和恒星还是行星的形成方式相似。

    人们认为,恒星形成于满是尘埃而又稀薄的气体中的,引力,使得气体坍缩,恒星便形成了。当谈这团气体肯定是在旋转着的,所以,气体便会自觉得形成一个旋转着的盘,这种盘被我们称为星周盘或者是原行星盘。这些星周盘,在所有年轻的恒星周围均有发现,它也是恒星形成的场所。引力,自然是行星形成的“第一动力”,但是,这次的主体却是围绕着年轻恒星的原行星般中的物质;它们渐渐地浓缩,结合,于是便形成了行星。

    因此,恒星形成于旋转着的气体盘中,而行星形成于恒星周围的星周盘中。太阳系内的行星就是这样在46亿年前形成的。

    要解决褐矮星的形成问题,必须进行一下的两个观测:

    相对来说,暂时还没有发现褐矮星作为恒星伴星的情况(被天文学家们成为“褐矮星的沙漠”);另外一个便是,银河系中,是否有自由得漂流的褐矮星的存在。

    实际上,已经暗示了,这种天体的起源类似恒星。但是我们也可以说,褐矮星是恒星的一个伴随行(是在原行星盘中形成的),只是后来,被“逐出”了系统,例如在遭遇其他的恒星时,引力将它抛射了出去。所以,褐矮星的形成还是没有成为定论。

 

        


    为了解开这个谜团,一支由世界各地的天文学家组成的队伍,利用近红外线探测仪对猎户座四边形星团中年轻的褐矮星进行了观测。他们这次利用的是在La Silla天文台的3.5m的NTT(New Technology Telescope,新技术望远镜)SOFT红外仪进行观测的。

    猎户座四边形星团是一个有年轻恒星组成的星团,它的形状,就象是一只眼睛,处于猎户星云的中心,很像是
一颗暗的恒星。这个星团距离我们1200光年,它当中有近1000颗恒星。这些恒星大多数是一百万“岁”都不到。这个星团正处于它的幼年时期,而正处于中年时期的太阳(已经有46亿岁了)相比,它们要年轻的多(那人类的时间观念来说,太阳的年龄是40岁,而这些恒星出生仅3天)。在这上千颗恒星中,天文学家们发现,有一些天体十分的暗,他们认为,这些天体是年轻褐矮星的候选人。

    由于空气状况极好,天文学家们,利用红外线仪检测到了100颗以上的褐矮星。但是大部分的褐矮星和一般的褐矮星相比,放射出了超额的红外线。唯一的合理的解释就是,这些褐矮星周围有原行星盘,并且,里面的尘埃被加热了,膨胀了,发射出了特殊的光线。事实上,一些正常的恒星周围的尘埃盘也是这样出现的,天文学家们还细致地研究了一些尘埃盘,例如南天的一颗恒星绘架β。

    实际上,强烈地支持这种论断的,不仅仅是红外波段的证据,HST曾经拍摄了21颗褐矮星周围的原行星盘的光学照片,并于1994年发表。

尘埃盘

    因为那些褐矮星相对来说都比较年轻,所以,我们可以觉察到灼热的尘埃盘的存在——这也就确定了这个年轻的星团中各个成员之间的关系,而且也确定了他们的性质和亚恒星相似。因此,猎户座四边形星团成为了目前所知的最大的一个褐矮星团,其中,大约含有100颗褐矮星。

    在这个星团外,只发现了80个自由漂流的褐矮星。“由于褐矮星在年轻时,大小是年老时的10倍,而且,将比年老时亮上千倍,所以,发现并研究年轻的褐矮星要相对容易的多。”来自Florida大学的Elizabeth Lada说。

    她的同事August Muench说:“显然,年轻的褐矮星要比年老的亮的多,但大多数的褐矮星的亮度仅是太阳的1/100或更少,这就是为什么在发现这种天体时,会有这么难。”

正常恒星和褐矮星共同的形成方式

    “年轻的褐矮星和年轻的恒星周围常有尘埃盘,这有力的说明了恒星和褐矮星的形成是同样的一种物理过程,这也说明了,褐矮星更类似于恒星而不是行星。”Smithsonian天体物理天文台的Charles Lada说。

    此外,和恒星一样,褐矮星也有形成行星的能力。ESO的Alres说:“在银河系中,有一个行星系统的中心天体是一个冷而暗的未形成成功的‘恒星’,这完全可能。但是,这个原行星盘是否真的能形成行星系统,还有待验证。”

    即使能形成行星系统,它的行星不会有稳定的气候,所以,也将是个不毛之地,不会有生命存在的。因为褐矮星不会放射出能够孕育生命这么长时间的光辉,而是在生命中,过快地失去它的光芒。

接下来的步骤

    现在,寻找褐矮星候选人周围的尘埃盘已因测量这些物体的近红外的颜色而整个地停止了。尘埃盘的另外的证实工作会由红外线探测仪在漫长的波段来做。这样的工作可由最大的地基望远镜——甚大望远镜(VLT,very large telescope)或是NASA的红外线卫星(SIRTF)来做。

 

   译自 欧南台http://www.eso.org/

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