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发现一颗年轻时和恒星一样热的Y型棕矮星

  天文学家发现一颗极低温天体,虽然它现在的表面温度低到和行星差不多,但它可能曾有过多变多端的过往历史,温度变动极大,甚至可能在它年轻时有数百万年的时间,表面温度和一般恒星一样热。

  这颗编号为WISE J0304-2705的极低温天体,位在南天的天炉座方向,距离约在3355光年之间,表面温度仅有摄氏100150度左右,是所谓的Y型棕矮星(Y dwarf)。Y型棕矮星是目前已知表面温度最低的恒星类天体,让恒星按温度的光谱分类扩展成OBAFGKMLT。虽然WISE J0304-2705的温度就介在金星和地球的表面温度之间,但它们并不是类似地球这样的岩质行星,反而比较类似木星这样的气体巨行星。

  英国赫特福德大学(University of Hertfordshire)David Pinfield等人,利用广角红外巡天探测器(Widefield Infrared Survey Explorer,WISE)的观测资料进行分析研究,最后发现这颗天体,因此其名称中包含WISE,至于J0304-2705代表的则是这颗天体的赤经与赤纬座标。WISE采用中红外波段进行观测,波长比人类眼睛可见的还长,所以人眼不得见。发现WISE J0304-2705之后,Pinfield等人又利用8米双子南望远镜(Gemini South Telescope)、6.5米麦哲伦望远镜(Magellan Telescope)和欧南天文台3.6米新技术望远镜(New Technology Telescope)等大型望远镜拍摄它的光谱,由光谱来估算它的表面温度,并了解它的过往历史。

  到目前为止,已知的Y型棕矮星仅有20颗,WISE J0304-2705在其中是个特异份子,有着和其他Y型棕矮星不同的发射光谱特征。Pinfield等人认为:从这颗棕矮星的化学组成或连同它的年龄来看,它可能是银河系较老的成员星之一;这意味着它的温度演化可能非常极端,开始时的表面温度高达数千度,可是现在也顶多是杯沸腾茶水的程度而已。

  WISE J0304-2705之所以会历经这样剧烈的冷却史,是因为它是一颗所谓的次恒星天体(ub-stellar object),它的内部从未达到可点燃氢核融合反应的温度,无法自行产生热能,这让它除了不具备正式的恒星资格外,也无法维持稳定的温度,因此冷却和变暗是它无可避免的命运。

  如果WISE J0304-2705是颗年老天体,它的温度演化将如右上图所示(左上至右下):在最初2000万年左右,它的表面温度约为摄氏2800度,约与像比临星(Proxima Centauri,半人马座αC星或南门二C星)这类红矮星(red dwarf)相当。1亿年后,它冷却到摄氏1500度左右,大气中的矽酸盐凝结成云。10亿年后,它的温度降至摄氏1000度左右,低到让甲烷气体和水蒸汽得以主宰它的表面。数十亿年之后的现在,它已逐渐冷却到摄氏100~150度。

  WISE J0304-2705的质量约仅为木星的20~30倍,大约介在最轻的恒星和典型行星之间。但若以温度的观点来看,它则是从类恒星状态演变成类行星状态。

  目前并不确知Y型棕矮星的温度下限,太阳系邻近区域中或许可能有许多温度更低的各式天体尚未被侦测到。WISE于2009年发射升空,2011年2月休眠,2013年12月唤醒后继续工作,预定可再延长3年任务时间。利用它在红外波段的优势,或许这3年内又会带给天文学家们更多的惊讶与震撼。

资料来源:http://www.ras.org.uk/news-and-press/2493-planet-like-object-may-have-spent-its-youth-as-hot-as-a-star , 2014.08 .05, KLC