像太陽一樣形成，但不發光的天體有多小？韋伯太空望遠鏡即將揭曉

像恆星一樣形成但不發光的最小天體有多小（太陽也是恆星）？與羽翼豐滿的恆星相比，它們有多常見？在被拋入星際空間之前圍繞恆星形成的“流氓行星”怎麼樣？當美國宇航局詹姆斯·韋伯太空望遠鏡在2021年發射升空後，它將闡明這些問題。回答這些問題將在像恆星這樣的天體和那些像行星一樣形成的天體之間設定一個邊界，前者是由引力塌縮的氣體和塵埃雲產生，後者是由氣體和塵埃聚集在年輕恆星周圍的原行星盤中形成。

韋伯太空望遠鏡還將區分關於褐矮星起源的爭議觀點，褐矮星是質量在太陽1%到8%之間的天體，不能在其核心維持氫聚變。在英國聖安德魯斯大學Aleks Scholz領導的一項研究中，研究人員將利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發現銀河系附近名為NGC1333恆星苗圃中最小、最微弱的居民。NGC1333星團位於英仙座，距離我們約1000光年，從天文學角度來看，它距離我們相當近，NGC1333星團也非常小，容納了許多年輕的恆星。

這三個因素使它成為研究恆星形成的理想場所，特別是對於那些對非常微弱自由漂浮天體感興趣的人。到目前為止發現質量最小的褐矮星只比木星重5到10倍，還不知道是否有質量更低的天體形成在恆星的苗圃中。有了詹姆斯·韋伯太空望遠鏡，天文學家希望有史以來第一次識別出像木星一樣弱小的星團成員。它們相對於較高的棕矮星和恆星的數量將闡明它們的起源，併為我們提供更廣泛恆星形成過程的重要線索。

一個模糊的邊界

極低質量天體是冰冷的，這意味著它們發出的大部分光都是紅外波長。由於受到地球大氣層的干擾，從地面望遠鏡觀測到這些紅外光非常具有挑戰性。由於詹姆斯·韋伯太空望遠鏡其巨大的尺寸和前所未有的靈敏度看到紅外光的能力，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡非常適合於尋找和表徵質量低於5倍木星的年輕自由漂浮天體。棕矮星和巨行星之間的區別是模糊的，葡萄牙里斯本大學的團隊成員Koraljka Muzic說：有一些質量低於10倍木星的天體自由地漂浮在星系團中。

因為不知道更好的情況，由於它們不圍繞任何特定的恆星執行，所以稱它們為棕矮星，或行星質量的天體。另一方面，一些大質量的巨行星可能會有聚變反應，一些棕矮星可能會形成圓盤。還有“流氓行星”的問題，形成類似行星的天體，然後被丟擲太陽系，這些自由漂浮的天體註定要永遠在恆星之間遊蕩。研究團隊計劃將使用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的近紅外成像儀和無縫隙光譜儀（NIRISS）來研究這些不同低質量天體。

光譜儀將來自單一光源的光分解成其組成顏色，就像稜鏡將白光分裂成彩虹一樣。這種光攜帶著物質發射或與光相互作用時產生的指紋。光譜儀使研究人員能夠分析這些指紋，並發現溫度和成分等特性。為了明確確認棕矮星或流氓行星的存在，需要看到光譜中分子的吸收特徵。光譜學是很耗時的，能夠同時觀察許多物體有很大的幫助。另一種選擇是首先拍攝影象，測量顏色，選擇候選物件，然後去拍攝光譜，這將需要更多的時間，並且依賴於更多的假設。

博科園｜研究/來自：美國宇航局戈達德太空飛行中心

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