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照片拍下和地球一样冷的行星大小天体创纪录

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19 October 2011
animated gif showing movement of stellar objects

斯皮策太空望远镜在2004和2009年拍下的两张红外线照片。它们展示了一个昏暗的天体在太空中随着一颗白矮星运动。这颗褐矮星叫WD 0806-661 B,是目前被拍下的太阳系外最冷的伴星。来源:凯文·卢迈,宾州州立大学,2011年10月

Note: The English-language version of this press release is available here.

据2011年10月19日的报道,宾夕法尼亚州州立大学天文和天体物理学报系的副教授凯文·卢迈(Kevin Luhman)将在10月20日在NASA戈达德太空飞行中心举行的行星路标会议上展示了一张照片。照片上是一颗太阳系附近的恒星及它的伴星,伴星的温度很低,几乎和美国亚利桑那州一个炎热的夏天一样。这项发现的相关论文已发表在《天体物理学报》期刊上。

“这颗类似行星的伴星是在所有我们直接拍摄到的太阳系外的物体中最冷的一个”探索小组的带头人卢迈说,“他的质量和其他太阳系外的行星差不多,约木星的六到九倍,但从其他方面看它更像一颗恒星。本质上,我们发现的是一颗大气温度和地球差不多的小型恒星。”

卢迈把这个天体归为一颗“褐矮星”,和恒星一样由大片的尘埃和气体形成。不过褐矮星累积的质量并不足以点燃核内热核反应,所以形成了一颗寒冷的恒星失败品。科学家测量了这颗新发现的褐矮星的温度,在80到160华氏度(约27到71摄氏度)之间,可能和人体温差不多。

Artist's impression of a brown-dwarf object (left foreground) orbiting a distant white dwarf --the collapsed-core remnant of a dying star. Credit: Janella Williams

这是被拍摄下最冷的的伴星WD 0806-661 B的另一幅艺术想象图。图中左前方的褐矮星在很远的距离外围绕着一颗死亡恒星的残留物形成的白矮星运动。来源:珍妮娜·威廉姆斯(Janella Williams)

自从1995年褐矮星第一次被发现,天文学家就一直在尝试着寻找比记录温度更低的褐矮星,因为它们就像是研究我们太阳系外温度和地球差不多的行星大气的宝贵实验室。

天文学家们把这颗褐矮星命名为“WD 0806-661 B”,因为它是围绕着名为“WD 0806-661”的白矮星运动的一颗伴星。白矮星是恒星的内核,原来是和太阳一样的恒星,直到恒星演变末期它外面的大气物质被抛射出去。“这颗白矮星到太阳的距离有63光年,相对宇宙中的大多数恒星来说,和我们的太阳系非常接近”卢迈说。

“这颗白矮星和环绕它的褐矮星之间有2500个天文单位,即地球和太阳之间距离的2500倍,由此可见褐矮星的运动轨道对比其他在新生恒星周围的宇宙灰尘聚集的漩涡上产生的行星的轨道相比显得非常大”探索小组的另一名成员加州大学圣地亚哥分校的亚当·布尔加萨(Adam Burgasser)说道。由于它的轨道很大,天文学家们说这颗伴星可能跟双星的形成方式一样。双星相互分隔非常远,但是在引力的作用下互相吸引着对方。

卢迈和他的同事们于2011年春把这颗可能打破最冷褐矮星记录的候选星写在了论文上, 他们现在已经确认了论文中这个最低温度的新记录会被发表在《天体物理学报》上。

在发现这颗褐矮星的过程中,卢迈和同事们搜寻了六百多张我们太阳系周围的恒星红外线图。他们比较了几年前拍下的周围恒星的照片,搜寻任何可能揭示目标恒星运动轨迹的昏暗光点。“像地球一样较冷的天体是发出红外线波长的天体中最亮的”卢迈说,“我们用NASA的斯皮策太空望远镜就是因为它是所有望远镜中对红外线最敏感的。”

Illustration of a bright stellar object in the background, a different stellar object in the foreground. Credit: NASA Goddard Space Flight Center/Francis Reddy

这是一幅褐矮星WD 0806-661 B的想象图,图中它在右前方,在很远的距离外环绕着一颗由恒星核塌陷的残留物形成的白矮星运动。来源:NASA戈达德太空飞行中心/ 弗朗西斯·雷迪

卢迈和其他组员发现褐矮星WD 0806-661 B和白矮星WD 0806-661在斯皮策在2004和2009年拍摄的照片中成对地运动。本文中橙色的插图揭示了这两个天体的运动。“这个小动画有趣地揭示了我们的研究办法,因为这和科学家们当初发现冥王星时很像”卢迈说。

在另一项有关冷褐矮星的发现中,宾州州立大学的博士后约翰·博坎斯基(John Bochanski)和同事们很细致地分析了太阳系外天体大气的氨含量。“这些新数据比以前完成的质量要高多了,让我们在研究最冷褐矮星大气的细节上能更进一步,和研究其他周围行星上可能存在的大气一样很相似”博坎斯基说。

“褐矮星离它们的伴星很远,比行星好研究多了,因为轨道上的行星会在恒星耀眼的光芒下消失”博坎斯基说,“和地球温度差不多的褐矮星能让我们进一步完善有关太阳系外跟地球一样温度相对较低天体的大气的理论。”

这项研究由美国国家科学基金会补贴和NASA天体物理理论计划赞助。

原文作者:芭芭拉·肯尼迪(Barbara Kennedy)

联系人:

凯文·卢迈办公电话:kluhman@astro.psu.edu, (+1)814-863-4957

马克·库切纳(Mark Kuchner,行星路标会议主办者):(+1) 301-286-5165, marc.j.kuchner@nasa.gov

芭芭拉·肯尼迪(责任编辑):814-863-4682, science@psu.edu

李懿昭(翻译):yql5163@psu.edu

王雪凇 (复查): xxw131@psu.edu

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