解密！新发现的Gliese229B伴星解密褐矮星！

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原作者：AAS NOVA

翻译：张国双

校对：牧夫天文校对组

排版：王招君

后台：李子琦

1995 年哈勃望远镜拍摄的褐矮星 Gliese 229 B以及附近更为明亮的主星——M矮星 Gliese 229 A

图源：S. Kulkarni（加州理工学院）、D.Golimowski（约翰霍普金斯大学）和美国航空航天局

近期，天文学家发现了Gliese 229 B（第一颗被确定的褐矮星） 的伴星。这一发现解决了 Gliese 229 B 的观测质量与演化模型预测质量之间的矛盾，并且，有可能明晰目前还尚未解释清的褐矮星系统属性。

褐矮星插图。褐矮星实际上并不是棕色的，可能在红橙色到近黑色之间。

图源：NASA / JPL-Caltech

1995 年，Gliese 229 B 成为第一个被明确归类为褐矮星的天体：褐矮星介于行星和恒星之间，质量约为木星的 13-80 倍，其质量不足以像恒星那样维持核心的氢聚变，但却能够燃烧更重的氢同位素——氘，这一点有别于行星。（质量最大的褐矮星甚至可以燃烧锂。）在耗尽氘后，褐矮星会逐渐冷却，在光谱型阶梯上下滑。最年轻和质量最大的褐矮星占据后期 M光谱型，而较老或质量较小的褐矮星则被归类为 L、T 或 Y 矮星。

虽然先进望远镜能帮我们进一步探索褐矮星，但仍有很多不了解的地方，所以，研究和分类工作也因褐矮星自身的复杂性受阻。Gliese229B——第一颗被证实的 T 型褐矮星——正处于这种研究困境，成为一个天文谜团。

大质量谜团

Gliese 229 B 被发现后不久，研究人员利用亚恒星演化模型来演示它的光谱和光度，并推测其质量为木星的 30-50倍。二十多年后，科学家们通过对红矮星主星周围的褐矮星轨道精准观测，计算出动态质量。但是，新计算出的质量——71个木星质量——让科学家们备感疑惑。参照亚恒星物体随年龄增长而冷却的模型，考虑到Gliese 229 B的年龄以及其 71 个木星的质量，它不可能冷却到现在的温度。

Gliese 229 A 和 229 B 之间的较大相对径向速度以及 Gliese 229 B 在两个时间段之间径向速度的巨大差异都强有力地证明了存在看不见的伴星。

图源：S. Whitebook 等人 / 天体物理学杂志快报 2024（ApJL）

动态质量测量和演化模型预测之间的数据相悖，这让研究人员怀疑 Gliese 229 B 实际上是一个双星系统——一颗褐矮星和一颗看不见的伴星。2022 年 3 月和 11 月，塞缪尔·怀特布克（加州大学圣巴巴拉分校;加州理工学院）和同事一起将凯克天文台的一台巨型望远镜转向观测 Gliese 229 系统，使用灵敏的高分辨率阶梯光谱仪寻找伴星拖拽 Gliese 229 B 的证据。该团队发现，与围绕主星有序轨道的预设径向速度相比，Gliese 229 B 的径向速度明显不同，两次观测之间变化了 11σ，这就表明 Gliese 229 B 不可能是一个单一天体。

伴星的轨道周期和质量的似然分布。

图源：S. Whitebook 等人 / 天体物理学杂志快报 （ApJL）2024

关于这颗新发现的伴星，这些观测数据能带给我们什么信息？虽然无法从目前的观测数据中完全确定这颗伴星的特质属性，但怀特布克团队估测该伴星的质量为 15 到 35 个木星质量，轨道周期为几天到60 天。进一步的观测将有助于确定伴星轨道以及准确估测主星和伴星的质量。

除了解开 Gliese 229 B 之谜外，这一发现还可能有助于解释其他看似围绕主序星运行的超大质量T矮星，其中几颗是在过去十年中发现的。如果未来的科研工作证明了这些超质量T矮星实际上是成对的褐矮星，那可能表明围绕主序星运行的T矮星通常比单独运行的T矮星更有可能在引力场中容纳伴星。

责任编辑：杨欣冉