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發現一顆年輕時和恆星一樣熱的Y型棕矮星

2014/08/27 | | 標籤:

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天文學家發現一顆極低溫天體,雖然它現在的表面溫度低到和行星差不多,但它可能曾有過多變多端的過往歷史,溫度變動極大,甚至可能在它年輕時有數百萬年的時間,表面溫度和一般恆星一樣熱。

這顆編號為WISE J0304-2705的極低溫天體,位在南天的天爐座方向,距離約在33~55光年之間,表面溫度僅有攝氏100~150度左右,是所謂的Y型棕矮星(Y dwarf)。Y型棕矮星是目前已知表面溫度最低的恆星類天體,讓恆星按溫度的光譜分類擴展成OBAFGKMLT。雖然WISE J0304-2705的溫度就介在金星和地球的表面溫度之間,但它們並不是類似地球這樣的岩質行星,反而比較類似木星這樣的氣體巨行星。

英國赫特福德大學(University of Hertfordshire)David Pinfield等人,利用廣角紅外巡天探測器(Widefield Infrared Survey Explorer,WISE)的觀測資料進行分析研究,最後發現這顆天體,因此其名稱中包含WISE,至於J0304-2705代表的則是這顆天體的赤經與赤緯座標。WISE採用中紅外波段進行觀測,波長比人類眼睛可見的還長,所以人眼不得見。發現WISE J0304-2705之後,Pinfield等人又利用8米雙子南望遠鏡(Gemini South Telescope)、6.5米麥哲倫望遠鏡(Magellan Telescope)和歐南天文台3.6米新技術望遠鏡(New Technology Telescope)等大型望遠鏡拍攝它的光譜,由光譜來估算它的表面溫度,並瞭解它的過往歷史。

到目前為止,已知的Y型棕矮星僅有20顆,WISE J0304-2705在其中是個特異份子,有著和其他Y型棕矮星不同的發射光譜特徵。Pinfield等人認為:從這顆棕矮星的化學組成或連同它的年齡來看,它可能是銀河系較老的成員星之一;這意味著它的溫度演化可能非常極端,開始時的表面溫度高達數千度,可是現在也頂多是杯沸騰茶水的程度而已。

WISE J0304-2705之所以會歷經這樣劇烈的冷卻史,是因為它是一顆所謂的次恆星天體(ub-stellar object),它的內部從未達到可點燃氫核融合反應的溫度,無法自行產生熱能,這讓它除了不具備正式的恆星資格外,也無法維持穩定的溫度,因此冷卻和變暗是它無可避免的命運。

如果WISE J0304-2705是顆年老天體,它的溫度演化將如右上圖所示(左上至右下):在最初2000萬年左右,它的表面溫度約為攝氏2800度,約與像比臨星(Proxima Centauri,半人馬座αC星或南門二C星)這類紅矮星(red dwarf)相當。1億年後,它冷卻到攝氏1500度左右,大氣中的矽酸鹽凝結成雲。10億年後,它的溫度降至攝氏1000度左右,低到讓甲烷氣體和水蒸汽得以主宰它的表面。數十億年之後的現在,它已逐漸冷卻到攝氏100~150度。

WISE J0304-2705的質量約僅為木星的20~30倍,大約介在最輕的恆星和典型行星之間。但若以溫度的觀點來看,它則是從類恆星狀態演變成類行星狀態。

目前並不確知Y型棕矮星的溫度下限,太陽系鄰近區域中或許可能有許多溫度更低的各式天體尚未被偵測到。WISE於2009年發射升空,2011年2月休眠,2013年12月喚醒後繼續工作,預定可再延長3年任務時間。利用它在紅外波段的優勢,或許這3年內又會帶給天文學家們更多的驚訝與震撼。

資料來源:

本文轉載自網路天文館

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