失敗恒星的“第二次機(jī)會(huì)”

褐矮星是一類(lèi)質(zhì)量介于行星和恒星之間，約為木星質(zhì)量的13到80倍的天體。在恒星世界，它們常被貼上“失敗恒星”的標(biāo)簽，原因是盡管它們的形成過(guò)程與普通恒星無(wú)異，即源自于星際氣體和塵埃云中大片過(guò)于致密的物質(zhì)區(qū)域發(fā)生塌縮，但它們未能從這些云中積累到足夠的質(zhì)量，從而無(wú)法在核心觸發(fā)氫聚變?yōu)楹さ?strong>核聚變過(guò)程。因此，它們也比其他的恒星同類(lèi)暗得多、冷得多。

太陽(yáng)、一顆小質(zhì)量恒星、一顆褐矮星、木星和地球的相對(duì)大小。（圖/NASA, ESA, SDO, NASA-JPL, Caltech, A.Simon (NASA-GSFC); Designer: E. Wheatley (STScI)）

現(xiàn)在，在一項(xiàng)新發(fā)表于《天體物理學(xué)期刊》的研究中，一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一對(duì)彼此繞轉(zhuǎn)的褐矮星，它們正在共同對(duì)抗這種“失敗”：其中一顆褐矮星正主動(dòng)從另一顆褐矮星那里吸取物質(zhì)——這意味著它們最終可能并合形成一顆新的恒星，亦或者吸取物質(zhì)的那顆褐矮星獲得足以在核心觸發(fā)核聚變所需的質(zhì)量，并成為一顆真正的恒星。

一對(duì)藏在暗處的奇特雙星

由于褐矮星十分暗弱且難以探測(cè)，天文學(xué)家并不確定它們究竟有多常見(jiàn)。但據(jù)估計(jì)，銀河系中可能多達(dá)有1000億顆褐矮星。和其他恒星一樣，這數(shù)十億顆褐矮星中有許多也是成雙成對(duì)存在的。

新發(fā)現(xiàn)的這對(duì)褐矮星被命名為ZTF J1239+8347，研究人員是在檢索了帕洛馬天文臺(tái)的茨威基暫現(xiàn)源設(shè)施（ZTF）捕獲的觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。研究人員發(fā)現(xiàn)ZTF J1239+8347每隔57.41分鐘就會(huì)發(fā)生一次顯著的亮度變化。進(jìn)一步的分析顯示，這是一對(duì)彼此極近距離繞轉(zhuǎn)的暗弱褐矮星。事實(shí)上，整個(gè)系統(tǒng)都可以容納在地球與月球之間的距離之內(nèi)。它們的質(zhì)量大約是木星質(zhì)量的60到80倍，位于大熊座方向，距離地球約1000光年。

觀測(cè)顯示，它們正處于一種穩(wěn)定的質(zhì)量轉(zhuǎn)移關(guān)系之中。研究人員在輸質(zhì)褐矮星的表面識(shí)別出一個(gè)熱點(diǎn)，它會(huì)隨著這對(duì)天體彼此繞轉(zhuǎn)而移動(dòng)。

質(zhì)量轉(zhuǎn)移與兩種可能的結(jié)局

研究人員并不確定這兩個(gè)暗弱的天體最初是如何靠近的。但他們懷疑，一種可能的解釋是，這兩顆“失敗恒星”原本來(lái)自不同的系統(tǒng)，后來(lái)在第三顆恒星引力作用下，從原本分離的系統(tǒng)中被拉進(jìn)并推到了一起。一旦開(kāi)始彼此環(huán)繞，它們就開(kāi)始逐漸地螺旋式地越靠越近，直到其中一顆褐矮星在另一顆的引力影響下體積膨脹，密度變得越來(lái)越低。

ZTF J1239+8347是一對(duì)每57.41分鐘彼此繞轉(zhuǎn)一周的褐矮星。質(zhì)量較小的那顆不斷將物質(zhì)轉(zhuǎn)移到質(zhì)量較大的那一顆表面，形成一個(gè)明亮的藍(lán)色熱點(diǎn)，這個(gè)熱點(diǎn)又被強(qiáng)風(fēng)拉伸成一條帶狀結(jié)構(gòu)。ZTF最初正是通過(guò)一個(gè)振蕩的光變曲線發(fā)現(xiàn)這對(duì)天體的；每隔一小時(shí)，當(dāng)這對(duì)天體繞轉(zhuǎn)時(shí)，這個(gè)熱點(diǎn)就會(huì)轉(zhuǎn)入ZTF的視野，使整個(gè)系統(tǒng)顯得更亮。（視頻/Caltech/R. Hurt (IPAC)）

研究人員表示，當(dāng)一顆天體的引力被另一顆壓過(guò)時(shí)，物質(zhì)就會(huì)開(kāi)始從密度較低的那顆流向密度較高的那顆，這就像物質(zhì)通過(guò)一個(gè)“噴嘴”剝落流出一樣。這個(gè)“噴嘴”會(huì)將物質(zhì)從一顆褐矮星導(dǎo)向另一顆上的一個(gè)固定位置，該位置隨后升溫，并發(fā)出藍(lán)光和紫外光。隨著這兩顆褐矮星彼此繞轉(zhuǎn)，這個(gè)熱點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致了ZTF所觀測(cè)到的周期性光變曲線。

另外，研究人員還提出ZTF J1239+8347有兩種可能的結(jié)局：在一種情形下，這顆正在吸積的褐矮星會(huì)繼續(xù)獲得質(zhì)量，直到其質(zhì)量大到足以進(jìn)行氫聚變。屆時(shí)，它將成為一顆主序星。另一種情形是，這對(duì)天體最終將并合，變成一個(gè)天體。這同樣會(huì)產(chǎn)生一顆質(zhì)量更大的主序星。

無(wú)論是哪種情況，這對(duì)“失敗恒星”都將得到第二次機(jī)會(huì)，創(chuàng)造出一顆明亮的新恒星。

不同尋常的發(fā)現(xiàn)

這是非同尋常的發(fā)現(xiàn)，因?yàn)楸M管雙星之間的質(zhì)量轉(zhuǎn)移并不是一個(gè)神秘的過(guò)程，但那都是發(fā)生在質(zhì)量大得多的恒星天體之間，例如白矮星，在褐矮星上發(fā)現(xiàn)這樣的現(xiàn)象還是首次。

由于這對(duì)新發(fā)現(xiàn)的天體既暗弱又靠近地球，研究人員預(yù)計(jì)，或許還存在很多類(lèi)似的系統(tǒng)等待被發(fā)現(xiàn)。他們期待，薇拉·魯賓天文臺(tái)或?qū)⑻綔y(cè)到數(shù)十個(gè)這樣的天體。屆時(shí)，研究人員將能更好地了解這一類(lèi)天體，并弄清它究竟有多常見(jiàn)。

#參考來(lái)源：

https://www.caltech.edu/about/news/how-two-dim-stars-came-together-to-shine-brightly

https://www.space.com/astronomy/stars/scientists-find-2-failed-stars-that-may-have-a-second-chance-to-shine-bright-by-getting-together

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae486e

https://www.universetoday.com/articles/this-pair-of-brown-dwarfs-cant-get-enough-of-each-other

#圖片來(lái)源：

封面圖&首圖：Caltech/R. Hurt (IPAC)