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偶然的发现暗示了一群隐藏的宇宙物体

摘要褐矮星既不完全是恒星也不完全是行星,一项新的研究表明,在我们的银河系中潜伏的褐矮星可能比科学家们之前认为的要多。一项新研究为一个名

褐矮星既不完全是恒星也不完全是行星,一项新的研究表明,在我们的银河系中潜伏的褐矮星可能比科学家们之前认为的要多。

一项新研究为一个名为 WISEA J153429.75-104303.3——绰号“事故”——的奇特宇宙物体是如何形成的提供了一个诱人的解释。事故是一颗棕矮星。尽管它们像恒星一样形成,但这些物体没有足够的质量来启动核聚变,这一过程使恒星发光。虽然棕矮星有时无法描述特征,但天文学家对它们的一般特征有很好的把握。

或者他们做了,直到他们找到了这个。

事故因纯粹的运气被发现而得名。它跳过了正常的搜索,因为它与迄今为止在我们银河系中发现的 2,000 多颗棕矮星都不相似。

随着褐矮星年龄的增长,它们会变冷,并且它们在不同波长的光下的亮度会发生变化。这与一些金属在加热时从亮白色变为深红色并没有什么不同。事故让科学家们感到困惑,因为它在某些关键波长上很微弱,表明它非常冷(而且很老),但在其他波长上却很亮,表明温度更高。

加州帕萨迪纳市加州理工学院 IPAC 的天体物理学家戴维·柯克帕特里克 (Davy Kirkpatrick) 说:“这个物体出乎我们的意料。” 他和他的合著者在发表在《天体物理学杂志快报》上的新研究中假设,“事故”可能有 100 亿到 130 亿年的历史——至少是其他已知褐矮星的中位年龄的两倍。这意味着它会在我们的星系更年轻并且具有不同的化学成分时形成。如果真是这样,那么可能有更多这些古老的棕矮星潜伏在我们的银河系附近。

奇特的个人资料

这起事故是由美国宇航局的近地天体广域红外巡天探测器 (NEOWISE) 首次发现的,该探测器于 2009 年以 WISE 的绰号发射,由美国宇航局位于南加州的喷气推进实验室管理。因为棕矮星是相对凉爽的物体,它们主要辐射红外光,或比人眼能看到的波长更长的波长。

为了弄清楚“事故”如何具有这种看似矛盾的特性——一些人认为它很冷,另一些人表明它更暖和——科学家们需要更多的信息。因此,他们用夏威夷 WM Keck 天文台的地面望远镜在额外的红外波长下观察到了它。但褐矮星在这些波长下显得如此微弱,他们根本无法探测到,显然证实了他们认为它非常冷的说法。

他们接下来着手确定昏暗是否是由于事故离地球比预期的更远造成的。但根据美国宇航局哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜的精确距离测量,情况并非如此。确定了物体的距离——距离地球大约 50 光年——团队意识到它正在快速移动——大约每小时 50 万英里(800,000 公里/小时)。这比已知距离地球如此远的所有其他棕矮星都要快得多,这意味着它可能已经在银河系周围徘徊了很长时间,遇到了以其引力加速它的大质量物体。

有大量证据表明“事故”非常古老,研究人员提出它的奇怪特性根本不奇怪,它们可能是它年龄的线索。

当银河系大约在 136 亿年前形成时,它几乎完全由氢和氦组成。其他元素,如碳,形成于恒星内部;当质量最大的恒星以超新星的形式爆炸时,它们会将元素分散到整个星系中。

由氢和碳组成的甲烷在大多数温度与事故相似的褐矮星中很常见。但事故的光剖面表明它含有很少的甲烷。像所有分子一样,甲烷吸收特定波长的光,因此富含甲烷的棕矮星在这些波长下会变暗。相比之下,事故在这些波长中很亮,这可能表明甲烷含量较低。

因此,“事故”的光轮廓可以与星系仍然缺乏碳时形成的非常古老的棕矮星的光轮廓相匹配。形成时的碳极少意味着今天大气中的甲烷极少。

加州理工学院 IPAC 的天体物理学家费德里科·马罗科 (Federico Marocco) 使用凯克和哈勃望远镜进行了新的观测,他说:“发现这么老的褐矮星并不奇怪,但在我们的后院找到一个却令人惊讶。” “我们预计这么古老的褐矮星存在,但我们也预计它们非常罕见。找到离太阳系如此近的褐矮星的机会可能是一个幸运的巧合,或者它告诉我们它们比我们想象的更常见.”

幸运的意外

为了找到更古老的褐矮星,比如“事故”——如果它们在那里——研究人员可能不得不改变他们搜索这些物体的方式。

这起事故是由公民科学家丹·卡塞尔登发现的,他正在使用他构建的在线程序在 NEOWISE 数据中寻找褐矮星。天空布满了发射红外光的物体;总的来说,由于这些天体与地球的距离很远,它们似乎仍然固定在天空中。但是由于棕矮星非常微弱,只有在它们离地球相对较近时才能看到它们,这意味着科学家可以观察到它们在数月或数年内在天空中移动。(NEOWISE 大约每六个月绘制一次整个天空。)

卡塞尔登的程序试图从 NEOWISE 地图中去除静止的红外物体(如遥远的恒星),并突出显示与已知棕矮星具有相似特征的移动物体。当他发现另一个更微弱的物体在屏幕上快速移动时,他正在看一个这样的褐矮星候选者。这将被证明是 WISEA J153429.75-104303.3,它没有被突出显示,因为它与程序的棕矮星轮廓不匹配。卡塞尔登无意中抓住了它。

柯克帕特里克说:“这一发现告诉我们,褐矮星的成分比我们迄今为止所看到的要多得多。” “那里可能有更多奇怪的东西,我们需要考虑如何寻找它们。”

WISE 航天器于 2009 年发射,在完成其主要任务后于 2011 年进入休眠状态。2013 年 9 月,NASA 重新启动了航天器,主要目标是扫描近地天体或 NEO,任务和航天器更名为 NEOWISE。JPL 是加州理工学院的一个部门,为 NASA 的科学任务理事会 (SMD) 管理和运营 WISE。该任务是在美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心管理的美国宇航局探索者计划下竞争选中的。NEOWISE 是 JPL、加州理工学院的一个部门和亚利桑那大学的一个项目,得到了 NASA 行星防御协调办公室的支持。