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位于行星和恒星边界的物体
研究人员在研究银河系中的恒星形成区域时发现了神秘的物体,它们既不是恒星也不是行星,但可能是介于两者之间的一类新物体。位于行星和恒星边界的物体帖子首先出现在 Sciworthy 上。
来源:Sciworthy在太阳系之外,行星和恒星之间的界限可能会变得模糊。天文学家将尺寸介于行星和恒星之间的天体称为亚恒星天体。一种称为褐矮星的亚恒星天体是由像恒星一样的气体云塌陷形成的,但其质量不足以在其核心融合氢。有些可以在其核心中短暂融合一种较重的氢,即氘,但不足以产生星光。其他的则又小又冷,足以形成复杂的大气层。
最近,天文学家在银河系的恒星形成区域发现了一种新型亚恒星天体,称为 IC 348。利用 JWST 近红外光谱仪 (JWST NIRSpec) 的观测数据,他们发现了质量为太阳 0.2% 至 1.2% 的天体,它们像恒星一样自由漂浮,但其大气中含有称为碳氢化合物的含碳分子。由于这些天体比已知的褐矮星小,并且有碳氢化合物的证据,科学家将它们称为 H 型天体。
为了研究什么是 H 型天体以及它们在亚星体光谱中的位置,研究人员 Richard J. Parker 和 Catarina Alves de Oliveira 分析了 IC 348 中恒星和亚星体的调查数据,然后进行了后续模拟,以揭示 H 型天体是如何形成的。他们提出的主要问题是,H型天体是否由塌缩的气体云形成,如褐矮星和恒星,或者是在主恒星周围发育,然后被喷射并在太空中自由漂移,如行星。
首先,他们审查了使用 JWST NIRSpec 和 NASA 红外望远镜设施的近红外摄谱仪 SpeX 获得的 IC 348 观测记录。 IC 348 共有 495 颗恒星和棕矮星,以及 9 个 H 型天体。这个恒星形成区域的年龄估计范围为 1 至 300 万年或 5 至 600 万年,具体取决于不同团队的计算方式。帕克和阿尔维斯·德奥利维拉从那里比较了恒星、褐矮星和 H 型天体在星团内的位置。他们发现这三类物体之间没有独特的空间分布。
然后,该团队模拟了 IC 348 在 1000 万年的演化过程,以确定哪些初始条件会导致最接近调查数据的空间分布。他们模拟了最初的巨大气体云,并使用数学函数将其质量分布在 495 个组成物体之间。然后,研究人员在每颗质量约为太阳的模拟恒星周围放置了一颗木星大小的行星,以确定它们是否能够生长并逃离母恒星并成为 H 型天体。他们还通过将木星大小的行星放置在与太阳相似的地球、木星和海王星的距离来重复模拟,并改变模拟 IC 348 区域的大小和恒星密度。
他们发现,如果木星大小的行星在大约木星与太阳的距离处绕恒星运行,那么其中 5 到 15 颗行星可以在 IC 348 这样的区域逃离恒星,这与已知的 H 型天体的数量大致相当。然而,逃逸的行星明显比观测到的 H 型天体更加分散,H 型天体与星团的恒星和褐矮星具有相似的空间分布。由于模拟与观测到的分布不符,研究人员认为这些 H 型天体很可能是非常小的棕矮星的新子类别,而不是逃逸行星。
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尽管这项研究支持 H 型天体起源于褐矮星,但它们形成的确切细节仍有争议。关于普通棕矮星如何形成,天文学家仍然有多种相互竞争的理论。也许它们在完全形成之前就从气体云中喷射出来,它们的外层被附近大质量恒星的辐射剥离,或者只是像规模稍小的恒星一样形成。无论如何,未来的研究人员将继续探索恒星下天文学的这个黑暗领域。
