天文学家发现五颗质量接近氢燃烧极限的褐矮星

利用美国宇航局凌日系外行星调查卫星(TESS)和地面望远镜的数据,天文学家在主序列恒星附近的近轨道上发现了5个在氢燃烧质量极限附近的凌日伴星,它们分别是TOI-148、TOI-587、TOI-681、TOI-746和TOI-1213。

在TOI-148、TOI-587、TOI-681和TOI-746b周围,艺术家对棕矮星状物体的印象。图片来源:Roger Thibaut。

在TOI-148、TOI-587、TOI-681和TOI-746b周围,艺术家对棕矮星状物体的印象。图片来源:Roger Thibaut。

棕矮星是冷的、昏暗的物体,其质量介于气态巨行星(如木星或土星)和低质量恒星之间。

有时被称为失败的星星,这些物体太小,无法在他们的核心维持氢融合反应,但它们有明星样的属性。

它们通常被定义为13个木星质量的下限,这是一个物体开始在其核心点燃氘聚变的近似质量,上限是80个木星质量,一个物体的质量达到足以使其核心内的氢原子核聚变为氦核的近似质量(主序星的主要特征)。

然而,这些界限并不明确,因为氘和氢发生聚变的确切质量取决于物体的化学成分。

褐矮星的一个显著特征是,与巨行星和其他恒星相比,它们在主序恒星附近的近轨道(小于5个天文单位)的出现率相对较低(不到1%),也就是“棕矮星沙漠”。

“我们仍然不知道哪里质量限制的棕矮星,限制可以使它们区别于低质量恒星,可以燃烧氢数十亿年来,而棕矮星将有一个短的生命,然后冷燃烧阶段,”诺兰格里夫斯博士说,一位来自Genève天文台的天文学家,网址是Université de Genève。

“这些极限取决于褐矮星的化学成分,或者它的形成方式,以及它的初始半径。”

在这项新的研究中,格里夫斯博士和同事们发现并描述了五颗恒星周围的五颗类似褐矮星的行星:TOI-148(也被称为UCAC4 260-199322)、TOI-587 (HD 74162)、TOI-681 (TYC 8911-00495-1)、TOI-746 (TYC 9177-00082-1)和TOI-1213 (TYC 8970-00020-1)。

这些天体- TOI-148b, TOI-587b, TOI-681b, TOI-746b和TOI-1213b -轨道周期在4.8到27.2天之间,质量在77到98木星质量之间,半径在0.81到1.66木星半径之间。

它们的质量接近氢核聚变的不确定下限(73-96木星质量),这将褐矮星和低质量恒星分开。

“每一项新发现都揭示了有关褐矮星性质的额外线索,并让我们更好地了解它们是如何形成的,以及为什么它们如此罕见,”同样来自Genève天文台的莫妮卡·伦德尔博士(Dr. Monika Lendl)在Université de Genève说。

同样来自Genève天文台的François Bouchy教授在Université de Genève网站上说:“褐矮星应该会随着时间的推移而收缩,因为它们会燃烧掉氘储备并冷却下来。”

“我们发现,两个最古老的对象,TOI-148B和TOI-746B,半径较小,而两个较年轻的伴侣有更大的半径。”

格里夫斯博士说:“即使有了这些额外的天体,我们仍然缺乏足够的数据,无法就褐矮星和低质量恒星之间的差异得出明确的结论。”

“需要进一步的研究来发现更多。”

这一发现被报道在在《天文学和天体物理学

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诺兰悲伤.2021.居住在褐矮星和恒星边界:在氢燃烧质量极限附近的五颗恒星及其伴星。授权652,A127;DOI:10.1051 / 0004-6361 / 202141145

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