褐矮星的世界

宇宙中有大量恒星,我們仅凭肉眼是看不见的,因为它们很暗淡。例如,红矮星和褐矮星就属于这样的恒星。这两种恒星的质量都远低于太阳,温度很低,释放的能量很弱,因此很暗淡。但相较而言,褐矮星更暗淡,因为它们的质量更小,以至于无法维持氢的核聚变反应,所以天文学家们常称褐矮星为“失败的恒星”。
人们很早就预测了褐矮星的存在,但真正发现它们则是在1995年,这得益于红外望远镜观测技术的提高。
第一颗被发现的褐矮星位于天兔座,距地球19光年,表面温度约680℃,半径相当于太阳半径的69%,其质量为木星质量的20~50倍。
虽说褐矮星是“失败的恒星”,但人们基本上还是承认它们具有恒星的特质,因为它们也形成于星际云的坍塌,密度足够高,可以聚变数量有限的氘,能产生暗弱的红外辐射,拥有恒星常有的磁斑,有些还会像脉冲星一样发出射电辐射,等等。
但另一方面,它们又一直在渐渐冷却,因此温度很低,有些褐矮星上的表面温度甚至比行星还要低。科学家在距离地球40光年的地方发现了一颗褐矮星,它的表面温度为350℃,与水星赤道表面的温度相近,但比金星表面温度低。一些科学家认为,褐矮星体积很小,温度又太低,这使它们不像恒星,而更像行星,尤其与那些气态巨行星十分相像。
通常,气态巨行星拥有剧烈的天气现象。例如木星,它有浓密的大气,其气候系统是一个几乎没有止境的大循环,那里的风暴会不断地发展壮大,然后减弱消失并孕育下一轮新的风暴。在太阳系之外,活跃的天气现象也被认为存在于一些运行在宜居带中的系外行星上,它们的大气中被认为含有水蒸气并能形成云,合适的压力和温度使液态水得以形成,因此在这种行星的大气中还会有降雨的发生。

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本文刊登于《科学24小时》2023年1期
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