神秘褐矮星的悖論終于解開了

在1995，該研究所的帕洛瑪天文臺首先觀察到了一顆似乎是圍繞 Gliese 229 運(yùn)行的褐矮星——一顆距離地球約 19 光年的紅矮星。

從那時起，這顆褐矮星 （Gliese 229 B） 就讓天文學(xué)家感到困惑，因?yàn)樗雌饋硐鄬τ谒馁|(zhì)量來說太暗了。質(zhì)量是 70 倍木星，它應(yīng)該比望遠(yuǎn)鏡觀測到的更亮。

然而，加州理工學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的一個國際天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)最近解開了這個謎團(tuán)，確定這顆褐矮星是一對緊密運(yùn)行的雙胞胎！

這研究由加州理工學(xué)院天文學(xué)系的研究生 Jerry W. Xuan 領(lǐng)導(dǎo)，他與迪米特里·馬維特，大衛(wèi)莫里斯羅天文學(xué)教授。

來自世界各地研究所和大學(xué)的國際團(tuán)隊(duì)也加入了他們的行列，包括加拿大國家研究委員會 Herzberg、歐洲南方天文臺 （ESO）、歐洲航天局 （ESA）、天體物理學(xué)空間研究和儀器實(shí)驗(yàn)室（LESIA） 中，該天體物理學(xué)跨學(xué)科探索與研究中心（CIERA） 中，該馬克斯·普朗克天文研究所（MPIA） 和外星物理學(xué)（MPE） 和 NASA 的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室 （JPL）。

他們的研究發(fā)表在自然界》由 NASA 和 Heising-Simons 基金會資助。

負(fù)責(zé)在 1995 年發(fā)現(xiàn) Gliese 229 B 的研究小組包括這項(xiàng)最新研究的幾位合著者，包括麗貝卡·奧本海默，當(dāng)時是加州理工學(xué)院的研究生（現(xiàn)在是美國自然歷史博物館);George Ellery Hale 天文學(xué)和行星科學(xué)教授 Shri Kulkarni;加州理工學(xué)院的儀器專家 Keith Matthews;和其他同事。

當(dāng)時，他們的發(fā)現(xiàn)表明 Gliese 229 B 的大氣中含有甲烷，這是氣態(tài)巨行星的典型特征，但不是恒星。

這些發(fā)現(xiàn)構(gòu)成了對褐矮星的首次確認(rèn)探測，褐矮星是一類涼爽的恒星狀天體，構(gòu)成了大約 30 年前預(yù)測的氣態(tài)巨行星和恒星之間的“缺失環(huán)節(jié)”。

“看到第一個比恒星還小的物體圍繞另一個太陽運(yùn)行，這令人振奮，”奧本海默在加州理工學(xué)院的一篇論文中說新聞發(fā)布.

“它開創(chuàng)了一個家庭手工業(yè)，人們當(dāng)時正在尋找這樣的古怪東西，但幾十年來它仍然是一個謎。”

“Gliese 229 B 被認(rèn)為是典型的棕矮星，”Xuan 補(bǔ)充道。“現(xiàn)在我們知道，我們對物體的性質(zhì)一直都是錯誤的。這不是一個，而是兩個。直到現(xiàn)在，我們才能夠如此近距離地探測分離。

自近 30 年前發(fā)現(xiàn) Gliese 229 B 以來，已經(jīng)進(jìn)行了數(shù)百次觀測，但它的暗淡對天文學(xué)家來說仍然是一個謎。

雖然科學(xué)家們懷疑 Gliese 229 B 可能是雙胞胎，但這兩顆褐矮星必須彼此非常接近才能在近三十年的時間里逃避注意。

為了證實(shí)這一理論，該團(tuán)隊(duì)依賴于重力ESO 上的干涉儀甚大型望遠(yuǎn)鏡在智利對兩顆褐矮星進(jìn)行空間分辨。

然后，他們使用了CRyogenic 高分辨率紅外階梯光柵光譜儀（CRIRES+） 儀器來檢測它們不同的光譜特征并測量它們的多普勒頻移。

他們的結(jié)果表明，Gliese 229 B 由兩顆褐矮星（Gliese 229 Ba 和 Gliese 229 Bb）組成，質(zhì)量約為木星的 38 倍和 34 倍，它們以 12 天的周期相互繞行，距離是地球與月亮.

觀測到的亮度水平也與該質(zhì)量范圍內(nèi)兩顆小褐矮星的預(yù)期亮度水平相匹配。

“Gliese 229 B 是雙星的這一發(fā)現(xiàn)不僅解決了最近觀察到的其質(zhì)量和光度之間的緊張關(guān)系，而且還顯著加深了我們對褐矮星的理解，褐矮星跨越了恒星和巨行星之間的界限，”NASA JPL 的高級研究科學(xué)家 Mawet 說。

這對二重星的發(fā)現(xiàn)引發(fā)了關(guān)于緊密結(jié)合的褐矮星如何形成的新問題，并表明類似的雙星可能就在那里，等待被發(fā)現(xiàn)。

一些理論表明，褐矮星對可能在恒星的原行星盤中形成，該盤分裂成兩顆褐矮星種子，它們在近距離相遇后會受到引力束縛。

同樣的機(jī)制可能會導(dǎo)致緊密圍繞系外行星雙星運(yùn)行，盡管所有這些都還有待觀察。

與此同時，Oppenheimer 說，這一發(fā)現(xiàn)是一個非常令人興奮的發(fā)展?！斑@兩個相互旋轉(zhuǎn)的世界實(shí)際上在半徑上比木星小，”她說。

“如果我們自己的太陽系中有類似它們的東西，它們在我們的夜空中看起來會很奇怪。這是幾十年來亞星際天體物理學(xué)中最令人興奮和迷人的發(fā)現(xiàn)。

未來，Xuan 和他的同事計劃使用現(xiàn)有和下一代儀器尋找更多的褐矮星雙星。

這包括Keck 行星成像儀和表征儀（KPIC） 和凱克天文臺的用于系外行星表征的高分辨率紅外光譜儀（HISPEC 的）。由 Mawet 領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了前者，而后者目前正在加州理工學(xué)院和其他實(shí)驗(yàn)室由同樣由 Mawet 領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)建造。

獨(dú)立的研究出現(xiàn)在天體物理學(xué)雜志快訊由加州理工學(xué)院研究生 Sam Whitebook 和 Tim Brandt 領(lǐng)導(dǎo)，他們分別是巴爾的摩太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的副天文學(xué)家。

他們的發(fā)現(xiàn)還得出結(jié)論，Gliese 229 B 是一對緊密軌道的褐矮星。

本文最初由今日宇宙.閱讀原創(chuàng)文章.

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