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褐矮星不是行星,也不是恒星吗,那它是什么?

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褐矮星不是行星,也不是恒星吗,那它是什么?

1028人浏览最新回答 2022-07-14 09:24:32
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普遍的说法是褐矮星被看做“失败的恒星”,但它与类似于木星的气态巨行星也是有区别的。

我们的宇宙中,最为常见的天体就是恒星与行星,那么在恒星和行星之间存不存在另一种天体呢?1962年,NASA戈达德太空研究所(GISS)的科学家谢夫·库马尔就琢磨了这样一个问题:一颗恒星到底可以小到什么程度,通过计算他得出结论,当恒星质量小到一定程度时其内部便不足以启动并维持氢的核聚变,这样就无法成为一颗合格的恒星。计算表明,当恒星的质量达到13个木星的质量时,虽然不足以让内部的氢产生聚变反应,但可以“点燃”氢的同位素——氘,但氘所释放的能量很微弱,所以这类恒星燃烧的时间一般都很短,只能算是一颗“失败的恒星”,这成了研究褐矮星的开端。

而划分恒星、行星与褐矮星最重要的一个指标就是质量,因为天体的核聚变一定存在一个临界质量,如果低于这个临界值,那么这个天体将永远冷却下去。根据目前恒星演化的研究,最小的恒星(红矮星)与褐矮星的质量分界线在75个木星质量左右,大约是太阳质量的7-8%。但这个测量结果还未得到直接证实。

而天文学家根据最新研究成果,规定了行星质量的上限,在理论上,气态巨行星(类木行星)的最大质量上限为10倍木星质量。

也就是说,在10倍木星质量到75倍木星质量之间的天体都暂时归为褐矮星行列。

除了质量,在形成原理上,褐矮星与行星也是有区别的,褐矮星和普通的恒星的产生方式是基本一样的,都是由星云中的物质坍塌形成的,而气态巨行星和类地行星则是星云的尘埃和残留物形成的。你可以这么理解,恒星和褐矮星都是吃肉长大的,行星只是一点点残羹剩饭。

从成分与结构上看,褐矮星和普通恒星一样主要由氢和氦组成;而巨行星的大气成分比较杂,虽然也是以氢,氦为主,但也含有大量的甲烷等气体;而且巨行星一般都有个石质的内核,木星和土星都是有石质的内核的,而褐矮星是没有这个的。

最后列举几个有点特点的天体吧,目前发现的最大气态巨行星编号叫做HD106906b,其质量为木星的11倍。

质量最小的褐矮星编号为 WISE J085510.83-071442.5,它的质量大约为木星的3—10倍。同时,这颗褐矮星也是目前发现表面温度最低的一颗褐矮星,其表面温度约为-48~-13摄氏度,几乎和北极的平均温度差不多。

质量最大的褐矮星目前是SDSS J0104+1535,观测表明,这颗褐矮星质量约为木星的90倍,是目前发现的褐矮星中质量最大的。同时也是已知褐矮星中星龄最大的,年龄超过了100亿年。

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天文学界把能够通过核聚变反应发光发热的天体称为恒星,把围绕恒星公转且没有发生核聚变反应的天体称为行星,依大小和位置的不同还可以细分为小行星或卫星


但在宇宙中却存在这样一类“尴尬”的天体,它们的质量介于最重的气态行星和最轻的恒星之间(也就是13倍到80倍木星质量之间)巨大的质量导致该型天体的内部温度远超一般行星的内部温度,但由于质量和温度和真正的恒星相比还有一定差距,所以这类天体就成了“行星以上,恒星未满”的尴尬存在。

天文学家把这种介于行星和恒星之间的天体称为“褐矮星”,目前发现的绝大多数褐矮星体积都和木星类似,但质量却都远超木星。物理学家认为尽管褐矮星的核心温度和压力不足以触发氢元素核聚变反应,但可能会触发温度压力要求比较低的氘或者锂聚变。

在假想情况下如果褐矮星真的存在较低程度的聚变反应,那么它在视觉上将呈现暗淡的橙色或者红色

2013年时宾夕法基亚大学天文学家用NASA的红外线巡天卫星在6.5光年外的船帆座发现了一个由两颗褐矮星组成的联星系统,这也是迄今为止发现的距离地球最近的褐矮星。

现如今天文学家普遍认为褐矮星是“失败的恒星”,也就是说原始星云的质量太小,坍塌的时候并没有汇聚到足够的氢和氦,进而也就没有“原恒星”核心区域生成足够的温度和压力,氢核聚变之火也就没能点燃。

有很多人都以为我们的木星如果内部温度继续上升的话早晚都会变成一颗类似太阳的恒星,但木星作为一颗气态巨行星在质量上是连褐矮星都比不过的,因此不考虑人工干预的话木星永远无法变成恒星。

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我们都知道宇宙中的星体可以分为恒星,行星,小行星等,这实际上是最简单的分类说法,比如恒星与行星,实际上这两者之间还有一种星体,就是褐矮星。

在天体学分类中,褐矮星既不属于恒星,也不属于行星,然而这种星体既具有恒星的性质,又具有行星的性质,说它不是恒星,但的内部却已经可以进行核聚变,说它不是行星,但是它又基本不会发光,它的各种特征和气态行星都很相似,所以对于褐矮星的定位也是一种让人很纠结的事。

不过在天文学上,褐矮星还是被划归一种独特的天体,它的质量大于行星而小于恒星,一般认为其质量范围在木星的13~80倍之间,也就是说最小的褐矮星的质量大致相当于木星质量的13倍,而最大的褐矮星的质量大约相当于木星的80倍。对于质量范围区间的箱体,内部可以产生氘核聚变,小于木星13倍质量的褐矮星其内部很可能不会产生氘核聚变,因此被认为是典型的行星,而大于木星80倍质量的恒星内部已经可以启动氢核聚变,可以称之为典型的恒星。所以褐矮星也经常被称为“失败的恒星”,但其实它是一种单独可以归为一类的天体。

但是有一些天文学机构还是喜欢将褐矮星归类为行星,如美国宇航局(NASA),经常将褐矮星作为行星对外发布观测结果,这很可能是因为这些天文学机构认为褐矮星内部的氘核聚变时间通常不会超过1亿年,当氘核聚变停止以后,它的星体特征更类似于行星,因此也常常被归类为行星。

宇宙中的褐矮星数量有很多,但并不容易被观测到,就是因为它们基本不发光,今年4月份的时候,美国科学家通过斯皮策太空红外望远镜发现了一个引力透镜作用下的褐矮星双星对,位于9400光年外的银河系圆盘上,科学家还观测到了它们扭曲的光曲线,显示其中一颗星体的质量是目前的21倍,另一颗只有9倍左右,两者相互绕行。

这是他们观察到的第5个褐矮星双星系统。之前还曾经在猎户星座位置观测到距离地球1500光年远地方观测到两颗褐矮星,也是利用的美国宇航局的斯皮策太空望远镜看到的,其中较大一颗褐矮星HD3651B的质量超过木星50倍,而较小一颗褐矮星质量为木星的30倍,直径分别为太阳直径的70%和50%,其体积和质量虽然都很大,但并没有到达恒星的那种可以激发氢核聚变而发光的程度。

褐矮星不是行星,也不是恒星吗,那它是什么?

褐矮星是一颗失败的恒星,如果强行将其归类,应该归属于气态天体一类比较准确,或者用类木天体也可以。

褐矮星示意图

与恒星生成的过程类似,褐矮星也一样从星云中生成,二代恒星和三代恒星的星核早期一般都是一颗岩石质天体,在其成长过程中引力能锁住氢元素等气体后即长成了气态天体。褐矮星的成因或者由于原始恒星胚遭受其他天体的撞击导致出走,又或者是因为在其生长过程的某个阶段缺少了继续成长的星云气体,又或者附近大型天体的抢夺导致其生长逐渐停止,最终只停留在气态巨无霸却离恒星一步之遥。

欧南天文台发现的恒星原始星云积盘

这是哈勃望远镜拍摄到的猎户星云中的原行星盘

但其质量不够却无法点燃氢元素聚变。但有些大于13个木星质量的褐矮星能燃烧氘,但其与氢元素的聚变比起来能量简直就微乎其微,并且其持续时间不会超过1亿年,因此褐矮星的能量来源仍然是它的引力坍缩能,在这些微薄的能量消耗殆尽后褐矮星将在宇宙的深处垂垂老去,最终将成为一个连红外辐射都难以探测的黑暗天体,唯有其不太强大的引力表示其存在。

褐矮星WISE J085510.83-071442.5

2014年4月,美国宇航局借助广域红外望远镜(WISE)和斯皮策空间望远镜,确定发现一颗已知温度最低的褐矮星—一颗类似恒星的暗弱星体,但其温度却低的出人意料,几乎和地球上的北极一样寒冷。


褐矮星其质量介于质量最大的气态巨行星和质量最小的恒星之间,大约是木星的13到80倍。与主序列恒星不同,棕矮星没有获得足够的质量来触发氢在它们的核心持续核聚变成氦。因此,棕矮星有时被称为失败的恒星。



棕矮星的质量通常小于太阳质量的0.075倍,大约是木星的75倍。许多天文学家用大约13个木星的质量作为棕矮星和行星之间的分界线。棕矮星和恒星的区别在于,与恒星不同,棕矮星不会在2000年前达到稳定的亮度热核聚变正常的氢。恒星和棕矮星都是通过聚变产生能量的氘,恒星的核心然后继续收缩并变得更热,直到氢聚变。

然而,棕矮星阻止了进一步的收缩,因为它们的核心足够致密,足以支撑电子简并压力。那些60个木星质量以上的棕矮星开始氢聚变,但随后稳定,聚变停止。 棕矮星实际上不是棕色的,它们的颜色从深红色到品红色之间,低于1927℃,它们的大气中含有矿物颗粒。棕矮星表面温度的高低取决于它们的质量和年龄。最大最年轻的棕矮星的温度高达2500℃,这与极低质量恒星或红矮星的温度相当。相比之下,太阳的表面温度为5800℃。

1963年,美国天文学家希夫·库马尔首次提出了棕矮星的假设,称它们为“黑”矮星。美国天文学家吉尔·塔尔特于1975年提出“棕矮星”这个名字,虽然棕矮星不是棕色的,但这个名字却被保留了下来,因为这些天体被认为含有尘埃,而更准确的“红矮星”已经描述了一种不同类型的恒星。

红外线天空勘测和其他技术现在已经发现了数百颗棕矮星。有些是恒星的伴星,也存在棕矮星双星,大部分都是单一存在的。它们的形成方式似乎与恒星非常相似,棕矮星的数量可能是恒星的1%-10%。

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答:褐矮星被戏称为“失败的恒星”,其无法达到使其内部发生核聚变的最小质量,但是其质量又远远大于我们的木星,不满足成为行星的条件。


浩瀚无垠的宇宙何其大,总会有一些出人意料的天体,我们熟知的行星和恒星是依托于太阳系人为的定义出的一系列天体,宇宙中必然会有一些特殊的天体。

十几年前我们甚至不确定是否有这样一种天体,它只理论性的出现在书中。随着天文观测技术的发展,我们观测到了这种介于巨行星和矮星之间的天体,由于这种天体不会发生核聚变,也就不会像恒星一样发光发热,其特殊的大气分子又会本能的吸收向外辐射的能量,使本来很暗的褐矮星变得更加黯淡,更加难以被我们观测到。

小行星、矮行星、行星、巨行星、褐矮星、矮星、恒星

褐矮星的形成可能跟恒星和行星的形成有着本质的区别,人类对其的研究可以加深对这个宇宙更深的认识。


以上是我的简单回答,欢迎您的关注。

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通俗来说,褐矮星就是没有发育完全的恒星。以行星的标准来看,它们是巨大的,体积高 达木星的80倍。但即便如此,这样的大小也不足以维持在真正的恒星中发生的核聚变反应。这些恒星的失败者发出的光非常昏暗,以至于天文学家直到最近才探测到它们。不过褐矮星可能代表了恒星与行星理论中缺失的一部分: 尽管很难看见,但它们可能在数量上比恒星更多。

褐矮星开始生命的方式和所有成功的恒星一样,即它是由一团呈旋涡的氢云坍缩而成的物质。但它的诞生云太小,因此褐矮星无法发育完全。 常规的恒星尺寸多样。与太阳的半径相 比,从只有其一半的红矮星到数千倍的超巨星都有。所有这些恒星都要比已知甚至最重的行星至少重几百倍,正是由于这样的质量,它们才能转变为恒星。在核心的压倒性气压下,温度上升至270万摄氏度,足够将氢融合为氨。在这个过程中,能量释放, 不仅使恒星发出明亮的光,而且 创造了一股向外的气压来平衡向内的引力,保持恒星的稳定。

如果一颗恒星在形成的过程中没有积累到足够大的体积(大约为太阳质量的8%),那么它的核心就无法达到触发核聚变反应所需的温度,从而变成一颗褐矮星。没有了内部的能量源来平衡引力,失败的恒星就会慢慢地向内坍缩。坍缩本身会产生热量,使褐矮星发光。但亮度很低,持续时间甚至比最昏暗的、核聚变供能的恒星还要短。

与大多数真正的恒星相比, 褐矮星的生命是短暂的。其热源仅为其在自身引力下坍缩而释 放的能量。几亿年后,褐矮星的核心会变得极其致密,甚至连引力也无法继续压缩它。这时,褐 矮星(现在被挤压到只有原来直径的一半)逐渐安静地消失。它剩余的热会极其缓慢地流失到空间中。

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褐矮星是失败的恒星。

想要成为恒星,也就是能够产生聚变反应,将氢聚变为氦,需要足够的质量条件才能产生聚变的温度与压力。从理论上来说,这个最低质量就是太阳的0.08倍质量。

当前观测到的最小质量恒星,大约就是0.083个太阳质量,刚刚过线。

褐矮星,在形成原始恒星胚胎时期,要么星云物质缺乏,要么在形成过程中被外力打断,比如周围恒星吹散物质聚集,从而导致褐矮星质量无法达标,重力压缩不足,不能形成足够的核心温度与压力,氢聚变反应无法启动。

所以,通常把褐矮星分为恒星与行星之间的亚恒星。而褐矮星的质量为木星的13倍以上80倍以下,质量再小则称呼为类木巨行星。因为木星质量13倍是个分界线,可形成氘燃烧,散发出热量。之后则完全停止,逐步黑暗下去。

其实简单的理解,太阳系天体就分为恒星、行星和行星的卫星,还有一个特殊的彗星。

能自己发光发热的,并且有行星环绕的是恒星,不能自己发光发热的可能有卫星的是行星。从这个角度来说褐矮星也可以说是大号的行星,只是为了区别多分了一类。就像我们平时把行星、矮行星、小行星分成不同类一样。

褐矮星质量比一般的行星大很多,但是比恒星质量小,还不足以发生核聚变,所以它是不能自己发光的。但是据科学家观测,木星其实有自己发热,核心也许有核反应,褐矮星质量比木星的,极有可能核心也是有核反应的。而且褐矮星也有可能吸引轨道附近的其他天体,质量也有可能继续增大,某一天发展成恒星也是有可能的。

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对于一般观察者来说,行星和恒星之间的区别非常明显,但在它们中间还存在一类天体,叫“褐矮星,它的质量比行星要大但却无法像恒星那样发生核聚变过程。最近,一颗褐矮星被降级为行星状态,现在天文学家又在其上面发现了一个巨大的磁场,而这可能为寻找系外行星提供一个新的工具。

这个名为SIMP J01365663+0933473的天体于2016年发现,当时它被认为是一颗古老、巨大的褐矮星。去年,天文学家们对它有了一个更深入的了解,其表面温度约为825摄氏度、年纪大概在2亿岁左右--在天文领域相对于一个婴儿的年龄。

更重要的是,它被发现并不是一颗褐矮星,而是一颗非常大的行星。虽然两者之间的区别仍存在争议,但目前的判断依据是质量超过木星13倍的天体为褐矮星,因为那是氘聚变开始的点。

该项研究首席研究员Melodie Kao表示,该天体介于行星和褐矮星之间的边界,在带给他们惊喜的同时其还可能帮助他们了解恒星和行星的磁力过程。

除了尺寸之外,SIMP还被发现拥有一个磁场且还是极光的宿主,至于为何会出现这样的情况则还是个谜。据了解,太阳系以及太阳系外的极光现象是由来自恒星的带电粒子与行星的磁场互相作用引起,然而褐矮星通常不会有恒星向它们发射带电粒子。

天文学家们通过超大阵列射电望远镜观测到了这颗天体,他们发现,SIMP的磁场比之前探测的还要强得多--实际上比木星的还要强200倍。对此,科研人员指出,通过对这个特别天体磁场发电机制的研究可以为他们带来太阳系外行星的同类型机制的新视角。

除了上面这些发现,研究小组还称,这颗行星的发现意义重大,因为这标志着人类首次通过射电望远镜观测到了系外行星,也标志着首次检测到了这样一颗行星的磁场。

相关研究报告已发表在了上《天文物理期刊》。

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褐矮星也称作棕矮星,可以把它看做是不在编制内的恒星。

通常来说恒星根据体积可以分为:褐矮星,红矮星,黄矮星和蓝矮星,其中因为蓝矮星是主序恒星中个头最大的,也被称作蓝巨星。

褐矮星是最低级别的恒星,比如我们常说的半人马座的南门二的伴星---比邻星,就是一颗褐矮星。

褐矮星是怎么形成的呢?

跟恒星的形成一样。只是个头小了点,最小的褐矮星只有13个木星质量。通常,超过18个木星质量时,其内部的压力和温度就可以使其发生有限的核聚变了,类似于核门槛国家研发出来的最初级的原子弹一样,威力极其有限一样,褐矮星由于压力和温度有限,它内部的这种核聚变无法持续。这就像在一堆有余温的灰烬上又放了一些柴火,过一会儿,柴火开始冒烟,同时可以感觉到了热,但就是不会轰的一声燃烧起来的状态一样。

而一旦彻底燃烧起来,褐矮星就正式晋升为了一颗正常恒星了。

红矮星就像烧饭做菜的火,漫长,平静而稳定。

黄矮星就是供暖锅炉里的火,高温,剧烈但可控。

而蓝矮星则就是熊熊的森林大火,猛烈,短暂且不可控。

褐矮星本身是具备一些恒星的特点的。只是,在形成的时候,周围物质聚集在一起后才发现少了,就像请客吃饭的时候,点了一盆米饭,原本以为够吃,但真吃起来发现不够吃而饭店里又没米饭了一样。其结果就是要么凑合着吃个半饱,要么等饭店里再蒸一锅。

对褐矮星来说情况也是一样的,要么就这样时亮时不亮的持续下去,要么在收集周围零散物质的同时,期待同病相怜的伙伴能和自己融合而成为正式的恒星。

它就是褐矮星啊,就和冥王星一样介于行星与小行星之间的天体

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我是这么认为的几乎所有的星球其实是一样的!太阳也好地球也好月球或者木星也好!它们内部在发生同一个运作规律!质量于内部运动量越大温度磁场就越高,反之越小!

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