像恒星一樣形成但不發(fā)光的最小天體有多?。ㄌ栆彩呛阈牵?？與羽翼豐滿的恒星相比，它們有多常見？在被拋入星際空間之前圍繞恒星形成的“流氓行星”怎么樣？當(dāng)美國宇航局詹姆斯·韋伯太空望遠鏡在2021年發(fā)射升空后，它將闡明這些問題。

回答這些問題將在像恒星這樣的天體和那些像行星一樣形成的天體之間設(shè)定一個邊界，前者是由引力塌縮的氣體和塵埃云產(chǎn)生，后者是由氣體和塵埃聚集在年輕恒星周圍的原行星盤中形成。

韋伯太空望遠鏡還將區(qū)分關(guān)于褐矮星起源的爭議觀點，褐矮星是質(zhì)量在太陽1%到8%之間的天體，不能在其核心維持氫聚變。在英國圣安德魯斯大學(xué)Aleks Scholz領(lǐng)導(dǎo)的一項研究中，研究人員將利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發(fā)現(xiàn)銀河系附近名為NGC1333恒星苗圃中最小、最微弱的居民。NGC1333星團位于英仙座，距離我們約1000光年，從天文學(xué)角度來看，它距離我們相當(dāng)近，NGC1333星團也非常小，容納了許多年輕的恒星。

這三個因素使它成為研究恒星形成的理想場所，特別是對于那些對非常微弱自由漂浮天體感興趣的人。到目前為止發(fā)現(xiàn)質(zhì)量最小的褐矮星只比木星重5到10倍，還不知道是否有質(zhì)量更低的天體形成在恒星的苗圃中。有了詹姆斯·韋伯太空望遠鏡，天文學(xué)家希望有史以來第一次識別出像木星一樣弱小的星團成員。它們相對于較高的棕矮星和恒星的數(shù)量將闡明它們的起源，并為我們提供更廣泛恒星形成過程的重要線索。

一個模糊的邊界

極低質(zhì)量天體是冰冷的，這意味著它們發(fā)出的大部分光都是紅外波長。由于受到地球大氣層的干擾，從地面望遠鏡觀測到這些紅外光非常具有挑戰(zhàn)性。由于詹姆斯·韋伯太空望遠鏡其巨大的尺寸和前所未有的靈敏度看到紅外光的能力，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡非常適合于尋找和表征質(zhì)量低于5倍木星的年輕自由漂浮天體。棕矮星和巨行星之間的區(qū)別是模糊的，葡萄牙里斯本大學(xué)的團隊成員Koraljka Muzic說：有一些質(zhì)量低于10倍木星的天體自由地漂浮在星系團中。

因為不知道更好的情況，由于它們不圍繞任何特定的恒星運行，所以稱它們?yōu)樽匕?，或行星質(zhì)量的天體。另一方面，一些大質(zhì)量的巨行星可能會有聚變反應(yīng)，一些棕矮星可能會形成圓盤。還有“流氓行星”的問題，形成類似行星的天體，然后被拋出太陽系，這些自由漂浮的天體注定要永遠在恒星之間游蕩。研究團隊計劃將使用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的近紅外成像儀和無縫隙光譜儀(NIRISS)來研究這些不同低質(zhì)量天體。

光譜儀將來自單一光源的光分解成其組成顏色，就像棱鏡將白光分裂成彩虹一樣。這種光攜帶著物質(zhì)發(fā)射或與光相互作用時產(chǎn)生的指紋。光譜儀使研究人員能夠分析這些指紋，并發(fā)現(xiàn)溫度和成分等特性。為了明確確認棕矮星或流氓行星的存在，需要看到光譜中分子的吸收特征。光譜學(xué)是很耗時的，能夠同時觀察許多物體有很大的幫助。另一種選擇是首先拍攝圖像，測量顏色，選擇候選對象，然后去拍攝光譜，這將需要更多的時間，并且依賴于更多的假設(shè)。

博科園｜研究/來自：美國宇航局戈達德太空飛行中心

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