天文学家找到最小恒星了吗

一颗恒星能有多小？美国国家航空航天局的詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）将其强大的“眼睛”对准银河系附近的恒星形成区域，可能会看到褐矮星的下限。3个团队已经发现了十几颗3到5个木星质量的褐矮星，而且没有更小的了。

其中一个团队的成员、美国约翰斯·霍普金斯大学天体物理学家Ray Jayawardhana说：“这是第一次真正找到至少几个木星质量的天体。”团队观测的与恒星形成理论所预测的质量下限相符，这增加了天文学家的信心——他们可能最终看到了自然界创造的最小褐矮星。

在JWST拍摄的照片中，位于猎户座星云核心的四边形星团照亮了气体和尘埃。图片来源：ASA、ESA等

来自第四个团队的一项有争议、未发表的研究声称，他们发现了几乎和木星质量一样小的成对褐矮星，这一意想不到的发现将颠覆恒星形成理论模型。

英国圣安德鲁斯大学的Alexander Scholz说：“如果双星中的一个被证明是真正的木星质量，那就太棒了。”但葡萄牙里斯本天体物理和空间科学研究所的Koraljka Mu?ic认为这不太可能，“我对这一发现持怀疑态度”。

许多天文学家根据燃烧的物质定义褐矮星。70个木星质量以上的天体，其引力强到足以使氢原子发生聚变，被归类为传统恒星。13个木星质量以上的褐矮星只能发生氘聚变，持续几百万年。

理论通常认为最小褐矮星为7个木星质量，也就是太阳质量的0.007倍。德国马克斯·普朗克天文研究所的Mark McCaughrean说：“由于众所周知的原因，这在历史上被称为詹姆斯·邦德质量。”

在2021年JWST发射前，望远镜已经探测到小至5个木星质量的褐矮星，这些观测结果已经达到了仪器能力的极限。天文学家可能错过了隐藏在恒星“托儿所”的较小天体。

JWST凭借其敏锐的视觉和红外探测器，原则上可以看到小得多的天体发出的微弱光芒。因此这3个团队用它扫描附近的恒星形成区域，并根据它们的颜色推断所发现的天体的质量。

去年底，第一个团队报告称，在距离地球约1000光年的英仙座IC 348星团中发现了几颗褐矮星，质量从3到8个木星不等。今年9月，Jayawardhana所在的团队表示，在英仙座NGC 1333星团中发现了6个小质量天体，最小的是5个木星质量。同月发布在预印本平台arXiv上的第三篇论文报告说，大约1350光年远的猎户座火焰星云中有几颗褐矮星，只有3个木星质量。

JWST未能发现更小的天体，但并非所有人都认为“此案已结”。McCaughrean和欧洲空间局的Samuel Pearson在2023年10月发布于arXiv的研究中声称，他们发现了一群本不应该存在的令人困惑的褐矮星。

在大约1400光年远、位于猎户座星云核心的四边形星团中，McCaughrean和Pearson注意到42颗褐矮星成对地绕轨道运行，其中一些质量几乎和木星一样小。他们将这些天体命名为木星质量双星，简称JuMBOs。

JuMBOs似乎既违背了恒星形成理论，也违背了传统的理解，即较小质量的恒星对越来越少。一种可能性是，它们根本不是褐矮星，而是围绕其他恒星形成的行星，后来因与不同天体的引力作用被抛出；另一种可能性是，它们曾经更大，但因四边形星团中大量巨大恒星的辐射爆炸而缩小。

McCaughrean和Pearson已经拍摄了这个星团的光谱图像，并希望在接下来的几个月里发表新结果。McCaughrean还希望进一步提高望远镜的灵敏度，并申请机时寻找土星质量大小的褐矮星。“永远不要说永远，对吧？”他说，“我是一个观察者，要去看看那里有什么。”