一顆恒星能有多??？美國國家航空航天局的詹姆斯·韋布空間望遠鏡（JWST）將其強大的“眼睛”對準銀河系附近的恒星形成區(qū)域，可能會看到褐矮星的下限。3個團隊已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了十幾顆3到5個木星質量的褐矮星，而且沒有更小的了。

其中一個團隊的成員、美國約翰斯·霍普金斯大學天體物理學家Ray Jayawardhana說：“這是第一次真正找到至少幾個木星質量的天體?！眻F隊觀測的與恒星形成理論所預測的質量下限相符，這增加了天文學家的信心——他們可能最終看到了自然界創(chuàng)造的最小褐矮星。

在JWST拍攝的照片中，位于獵戶座星云核心的四邊形星團照亮了氣體和塵埃。圖片來源：ASA、ESA等

來自第四個團隊的一項有爭議、未發(fā)表的研究聲稱，他們發(fā)現(xiàn)了幾乎和木星質量一樣小的成對褐矮星，這一意想不到的發(fā)現(xiàn)將顛覆恒星形成理論模型。

英國圣安德魯斯大學的Alexander Scholz說：“如果雙星中的一個被證明是真正的木星質量，那就太棒了?！钡咸蜒览锼贡咎祗w物理和空間科學研究所的Koraljka Mu?ic認為這不太可能，“我對這一發(fā)現(xiàn)持懷疑態(tài)度”。

許多天文學家根據(jù)燃燒的物質定義褐矮星。70個木星質量以上的天體，其引力強到足以使氫原子發(fā)生聚變，被歸類為傳統(tǒng)恒星。13個木星質量以上的褐矮星只能發(fā)生氘聚變，持續(xù)幾百萬年。

理論通常認為最小褐矮星為7個木星質量，也就是太陽質量的0.007倍。德國馬克斯·普朗克天文研究所的Mark McCaughrean說：“由于眾所周知的原因，這在歷史上被稱為詹姆斯·邦德質量?！?/p>

在2021年JWST發(fā)射前，望遠鏡已經(jīng)探測到小至5個木星質量的褐矮星，這些觀測結果已經(jīng)達到了儀器能力的極限。天文學家可能錯過了隱藏在恒星“托兒所”的較小天體。

JWST憑借其敏銳的視覺和紅外探測器，原則上可以看到小得多的天體發(fā)出的微弱光芒。因此這3個團隊用它掃描附近的恒星形成區(qū)域，并根據(jù)它們的顏色推斷所發(fā)現(xiàn)的天體的質量。

去年底，第一個團隊報告稱，在距離地球約1000光年的英仙座IC 348星團中發(fā)現(xiàn)了幾顆褐矮星，質量從3到8個木星不等。今年9月，Jayawardhana所在的團隊表示，在英仙座NGC 1333星團中發(fā)現(xiàn)了6個小質量天體，最小的是5個木星質量。同月發(fā)布在預印本平臺arXiv上的第三篇論文報告說，大約1350光年遠的獵戶座火焰星云中有幾顆褐矮星，只有3個木星質量。

JWST未能發(fā)現(xiàn)更小的天體，但并非所有人都認為“此案已結”。McCaughrean和歐洲空間局的Samuel Pearson在2023年10月發(fā)布于arXiv的研究中聲稱，他們發(fā)現(xiàn)了一群本不應該存在的令人困惑的褐矮星。

在大約1400光年遠、位于獵戶座星云核心的四邊形星團中，McCaughrean和Pearson注意到42顆褐矮星成對地繞軌道運行，其中一些質量幾乎和木星一樣小。他們將這些天體命名為木星質量雙星，簡稱JuMBOs。

JuMBOs似乎既違背了恒星形成理論，也違背了傳統(tǒng)的理解，即較小質量的恒星對越來越少。一種可能性是，它們根本不是褐矮星，而是圍繞其他恒星形成的行星，后來因與不同天體的引力作用被拋出；另一種可能性是，它們曾經(jīng)更大，但因四邊形星團中大量巨大恒星的輻射爆炸而縮小。

McCaughrean和Pearson已經(jīng)拍攝了這個星團的光譜圖像，并希望在接下來的幾個月里發(fā)表新結果。McCaughrean還希望進一步提高望遠鏡的靈敏度，并申請機時尋找土星質量大小的褐矮星。“永遠不要說永遠，對吧？”他說，“我是一個觀察者，要去看看那里有什么?！?/p>