神秘褐矮星的悖論終于解開(kāi)了

在1995，該研究所的帕洛瑪天文臺(tái)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(shí)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?lái)相對(duì)于它的質(zhì)量來(lái)說(shuō)太暗了。質(zhì)量是 70 倍木星，它應(yīng)該比望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到的更亮。

然而，加州理工學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)最近解開(kāi)了這個(gè)謎團(tuán)，確定這顆褐矮星是一對(duì)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(lái)自世界各地研究所和大學(xué)的國(guó)際團(tuán)隊(duì)也加入了他們的行列，包括加拿大國(guó)家研究委員會(huì) Herzberg、歐洲南方天文臺(tái) （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(huì)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(shí)是加州理工學(xué)院的研究生（現(xiàn)在是美國(guó)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(shí)，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(duì)褐矮星的首次確認(rèn)探測(cè)，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(cè)的氣態(tài)巨行星和恒星之間的“缺失環(huán)節(jié)”。

“看到第一個(gè)比恒星還小的物體圍繞另一個(gè)太陽(yáng)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(shuō)新聞發(fā)布.

“它開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)家庭手工業(yè)，人們當(dāng)時(shí)正在尋找這樣的古怪東西，但幾十年來(lái)它仍然是一個(gè)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(duì)物體的性質(zhì)一直都是錯(cuò)誤的。這不是一個(gè)，而是兩個(gè)。直到現(xiàn)在，我們才能夠如此近距離地探測(cè)分離。

自近 30 年前發(fā)現(xiàn) Gliese 229 B 以來(lái)，已經(jīng)進(jìn)行了數(shù)百次觀測(cè)，但它的暗淡對(duì)天文學(xué)家來(lái)說(shuō)仍然是一個(gè)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(shí)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(duì)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(lái)檢測(cè)它們不同的光譜特征并測(cè)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(cè)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(duì)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(jí)研究科學(xué)家 Mawet 說(shuō)。

這對(duì)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(wèn)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(duì)可能在恒星的原行星盤(pán)中形成，該盤(pán)分裂成兩顆褐矮星種子，它們?cè)诮嚯x相遇后會(huì)受到引力束縛。

同樣的機(jī)制可能會(huì)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(shí)，Oppenheimer 說(shuō)，這一發(fā)現(xiàn)是一個(gè)非常令人興奮的發(fā)展?！斑@兩個(gè)相互旋轉(zhuǎn)的世界實(shí)際上在半徑上比木星小，”她說(shuō)。

“如果我們自己的太陽(yáng)系中有類似它們的東西，它們?cè)谖覀兊囊箍罩锌雌饋?lái)會(huì)很奇怪。這是幾十年來(lái)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(lái)，Xuan 和他的同事計(jì)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(tái)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(kāi)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(duì)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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