據外媒報道，褐矮星是一種質量介於行星和恆星之間的天體。它們的質量極限到底在哪裡仍是一個有爭議的問題，尤其是因為它們的構成跟低質量恆星非常相似。那麼我們如何知道我們面對的是褐矮星還是質量非常低的恆星呢？
由日內瓦大學(UNIGE)和瑞士國家行星研究能力中心(NCCR)的科學家領導的一個國際團隊通過跟伯爾尼大學的合作確定了五顆質量接近分離恆星和褐矮星邊界的天體，這可能有助於科學家了解這些神秘物體的性質。相關研究結果已發表在《Astronomy & Astrophysics》上。
像木星和其他巨大的氣體行星一樣，恆星主要由氫和氦組成。但跟氣體行星不同的是，恆星質量巨大、引力強大，這使得氫原子聚變產生氦並釋放出大量的能量和光。
“失敗恆星”
另一方面，褐矮星的質量還不足以聚變氫，因此不能產生恆星那樣的大量光和熱。相反，它們融合了相對較小的氫的重原子版本：氘。這個過程的效率較低，來自褐矮星的光比來自恆星的光要弱得多。這就是為什麼科學家經常稱它們為“失敗恆星”。
“然而，我們仍然不知道褐矮星的質量極限在哪裡，這個極限使它們能夠跟低質量恆星區分開來，低質量恆星可以燃燒氫數十億年，而褐矮星的燃燒階段很短然後會有更冷的生命，”Nolan Grieves解釋道，“這些極限取決於褐矮星的化學成分或它形成的方式以及它的初始半徑。”Grieves是UNIGE科學學院天文系的研究員、NCCR行星研究的成員，也是這項研究的論文第一作者。為了更好地了解這些神秘天體是什麼，科學家們需要詳細研究這些例子。但事實證明，這種情況相當罕見。“到目前為止，我們只準確地描述了約30顆褐矮星，”這位日內瓦的研究人員說道。跟天文學家所了解的成百上千顆行星相比，這是非常少的。
新的拼圖
今日，國際研究小組確定了最初被凌日系外行星調查衛星(TESS)識別為TESS感興趣對象(TOI)的5個同伴–TOI-148、TOI-587、TOI-681、TOI-746和TOI-1213。它們被稱為“伴星”，因為它們圍繞各自的主星運行。它們的周期為5到27天，半徑是木星的0.81到1.66倍，質量是木星的77到98倍。這使得它們處於褐矮星和恆星的邊緣。
因此，這五個新對象包含有價值的信息。“每一項新發現都揭示了有關褐矮星性質的額外線索並讓我們更好地了解它們是如何形成的以及為什麼它們如此罕見，”UNIGE天文系研究員、NCCR PlanetS成員Monika Lendl說道。
科學家們發現的表明這些物體是褐矮星的線索之一是它們的大小和年齡之間的關係，正如UNIGE教授、NCCR PlanetS成員François Bouchy解釋的那樣：“由於褐矮星會耗盡氘儲備並冷卻下來，所以它被認為會隨着時間的推移而收縮。在這裡，我們發現兩個最古老的天體，TOI 148和746，它們半徑較小，而兩個較年輕的伴星半徑較大。”
然而這些天體如此接近極限，它們很可能是非常低質量的恆星，天文學家仍不確定它們是否是褐矮星。“即使有了這些額外的天體，我們仍然缺乏數據，無法就褐矮星和低質量恆星之間的差異得出明確的結論。這需要進一步的研究來發現更多，”Grieves總結道。