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2018
03-22

星星在哪里结束,褐矮星开始了?


星星进来了巨大的大小范围,从比太阳大几十倍大小的一小部分。但是,天文学的身体究竟有多小,仍然是明星,这个答案从未被人所知。所知道的是,低于这个极限的物体不能在它们的核心中点燃并维持氢的融合:这些物体被称为褐矮星。

恒星和褐矮星的大小和温度之间的关系开始(根据出版物的数字)图片来源:P. Marenfeld& NOAO / AURA / NSF。

佐治亚州立大学RECONS(研究协会附近恒星)小组在研究中接受了在天文学杂志上发表的研究,发现了理论上预测的非常低质量恒星和褐矮星之间的断裂的清晰的观测证据。这些数据来源于智利的Cerro Tololo美洲天文台(CTIO)的SOAR(SOuthern Astrophysical Research)4.1米望远镜和SMARTS(小型和中等孔径研究望远镜系统)0.9米望远镜。

对于他们的大部分人来说,星星服从的是一种关系,即光度和温度之间的关系 - 这也是光度和半径之间的关系。恒星的行为就像气球,因为向恒星添加材料会使其半径增加:在恒星中,材料是元素氢,而不是添加到气球中的空气。另一方面,布朗矮星被描述为与恒星不同的物理定律(称为电子退化压力),并具有相反的行为。褐矮星的内层很像一个弹簧床垫:增加额外的重量使它们缩小。因此,褐矮星实际上随着质量的增加而减小。作为主要作者的Sergio Dieterich博士解释说:“为了将恒星与褐矮星区分开来,我们测量了每个被认为靠近恒星/褐矮星边界的物体的光线。我们也仔细测量了到每个物体的距离。然后,我们可以使用基本的物理定律计算它们的温度和半径,并找到我们观察到的最小物体的位置(参见附图,基于出版物中的数字)。我们发现半径随着温度的降低而下降,正如恒星所预料的那样,直到我们达到2100K左右的温度。在那里,我们看到一个没有物体的空隙,然后随着温度的降低,半径开始增加,就像我们对褐矮星的预期一样。 “

另一位作者托德·亨利博士说:”现在我们可以指出一个温度(2100K),半径(我们太阳的8.7%)和光度(太阳的1/8000)并且说'主要序列在那里结束“,我们可以识别一颗特定的恒星(命名为2MASS J0513-1403)作为最小恒星的代表。”

除了回答关于主要恒星冷端的恒星天体物理学的一个基本问题之外,发现在寻找宇宙中的生命中具有重要的意义。由于褐矮星在数百万年的时间尺度上很酷,因此棕矮星周围的行星不适宜居住,而非常低质量的恒星为数十亿年提供持续的温暖和低紫外辐射环境。了解恒星结束和褐矮星开始的温度应该有助于天文学家决定哪些物体是可以居住的行星的候选物。另外,因为棕色的小矮人永远都很酷,所以它们最终会变成一种宏观的暗物质,所以了解有多少暗物质以极其陈旧和寒冷的褐矮星的形式被困住是很重要的。

该研究突出了单个项目中国家光学天文观测系统的功能。 SOAR观测提供了以前在NOAO主持下使用望远镜获得的大量数据的缺失链接。正如Dieterich所解释的那样:“我们使用了SOAR4.1-m望远镜来测量微弱星体和棕矮星的可见光,以及用CTIO 0.9米望远镜来精确测量它们的距离。然后,我们将这些测量结果与CTIO 1.3米望远镜和WISE太空望远镜的红外数据结合起来。这些望远镜中有三个是公开的 望远镜位于CTIO,而第四个探测波长只能从太空访问。“

来源:NOAO