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如何将褐矮星与行星准确区分，其拓展活动蕴藏了哪些信息？

来源：生活好品牌时间：2020年11月24日 16:11

原标题：如何将褐矮星与行星准确区分，其拓展活动蕴藏了哪些信息？

作者：石兰（抄袭必究）

数十年以前，在宇宙的行星和恒星这两种天体之间，一直存在着一个未被发现的中间世界，它的质量处于这两者之间。直到时间来到1995年，科学家们才终于发现了褐矮星的踪迹，并将其形象地比喻为“失败的恒星”。虽然过去我们对它知之甚少，但通过后期探测技术的进步，被发现的褐矮星数量正在迅速增加。并且，科学家们认为，银河系中褐矮星的数量和普通恒星的数量理论上应该大致相同。然而，这些弥合差距的星体，为什么会被称为失败的恒星？本身质量较小的褐矮星，易与质量较大的行星混淆，我们又应该如何将它们进行准确区分？

褐矮星和行星之间的分界线

在有些方面，行星和褐矮星具有明显的相似点，比如，褐矮星也可能拥有自己的行星，它们的气氛也有云层、极光，甚至是风暴。由于褐矮星的质量和大质量行星接近，因此，如何判断一颗星球是褐矮星、而不是行星，变得尤为重要。首先，我们可以从质量这个维度进行区分，一般情况下，褐矮星的质量必须低于太阳质量的8%，由于没有强大的中央核能源，以至于这些物体都无法融合氘，褐矮星的内部也一直处于对流运动、或快速沸腾中；其次，我们可以从它们的光源进行区分，跟其他恒星一样，褐矮星能够自主的产生密集的光亮，而像木星这样的行星则是照射来自太阳的反射光；与此同时，科学家们认为两者的形成机制并不相同，褐矮星是通过尘埃和气体云的坍塌而形成，而行星则往往是通过围绕恒星的圆盘中的冰体、或小岩石聚合而成，尽管，在之后的探索中，恒星附近发现的大型气体行星对这种区别引发了一些疑问。

在红外光谱中，棕色的褐矮星会持续发光到充分冷却，科学家们可以通过测量红外光和X射线来将它们进行区分。然而，事情并不像字面看上去这样简单，难以捉摸的褐矮星很难在红外线内被发现，它们必须足够靠近，比如，大约100光年内，我们才能够检测到来自这些微弱物体的热量特征。并且，由于一些褐矮星凉爽到足以保持气氛，再加上拥有自己的行星，看上去就像一颗普通行星一样，此时，我们便需要通过行星轨道上的卫星来进行辨别。后来，国际天文学联合会将如何明确自由浮动物体是褐矮星、还是行星，进行了明确定义，即：只要是具有足够质量的物体，都能够将氘融合为褐矮星，而当该物体的质量小于13个木星质量时，则会被判定为行星。

褐矮星的特性和拓展活动

褐矮星具有低温和模糊这两大特征，因其核心永远不会燃烧融合，但却具有很多恒星的元素，有时候它们也被称为失败的恒星。并且，褐矮星会随着时间递进而变得更加暗淡，大约比太阳低1000倍左右，由于其表面温度通常都低于2500摄氏度，因此也相对比较凉爽。褐矮星的质量一般是木星的13到90倍，也就是太阳质量的十分之一左右。年轻的褐矮星会通过重氢、或“氘”的融合产生能量，并将其送入氦原子核，只是这种供应会在数千万年之内耗尽，这便是为什么褐矮星会在后续释放引力的过程中发光。

而当褐矮星的表面出现快速旋转的时候，大多都会因为对流而形成强烈纠结的磁场。在钱德拉捕获的LP 944-20发生耀斑之前和耀斑期间的X射线图像中，褐矮星明亮的X射线耀斑在几个小时中逐渐减弱，这也是从这类星体上探测到的第一次耀斑，该耀斑所散发的能量和小型太阳耀斑相当，比木星的X射线耀斑强10亿倍左右，而这些扩散的能量则是由褐矮星扭曲的磁场所产生。简而言之，这些观察到的耀斑应该源于褐矮星表面下的湍流磁化热物质，它们将热量传导到大气中，允许电流流动并产生X射线耀斑，就像我们看到的闪电一样。这些对褐矮星耀斑的进一步观察，对于了解褐矮星和巨行星的磁场，以及扩张活动的发展都具有特别重要的意义。

为何会将褐矮星称为失败的恒星

很多时候，褐矮星的开始都和主序星上的恒星们一样，始于气体和尘埃的坍塌，并在重力的作用下，在其中心形成了原恒星。但由于自身质量的不足，始终无法通过重力的推进让氢气融合到核心。而是在达到足够温度融化氢之前，这些密堆积的材料就达到了稳定状态，并变成了所谓的褐矮星。这些褐矮星，便成为了巨型气体行星和红矮星这样的小星星之间缺失的部分。随着它们的进一步冷却，这些云层会被巨大的风暴扫过，使得那些明亮的红外线逃逸到了宇宙之中。

这么多年以来，对低质量恒星的观察和研究，一直是恒星领域的研究热点之一，而褐矮星便是其中的重要分支，因为它们既不属于行星，也不属于恒星，而是作为一种介于两者之间的特殊天体而存在。通过对褐矮星的研究，我们对行星和恒星的本质都有了更深入的了解，并将人类的认知衍生到了主序下部更冷的L型和T型。L型褐矮星接近M型矮星，而T型褐矮星的光谱则类似于巨行星。尽管褐矮星的光谱非常复杂，但其化学组成却可以被识别出来，甚至被用于对其进行分类。截至目前，科学家们尚未发现质量比T8型更小、温度比T8型更低的天体，但是，在后续更加强大的望远镜观测下，或许就能帮助我们找到关键信息中缺失的这一部分。

其实，科学家们一直想要在宇宙中寻找到一种更冷的自由漂浮的星体，因为它们会和很多气体行星的气氛和温度更加相似，尤其是那些已经被发现的绕太阳运行的星球。这样的星体就像是给科学家们提供了一个大型实验室，与太阳系外行星相关的大气物理学研究都可以在这里有条不紊的进行，并且，它们还没有主星的眩光。正是因为褐矮星弥合了天体之间的差距，所以，它才能够提供许多和恒星、行星有关的重要信息。