捷克天文学家最近发现了一颗棕矮星,它直到最近才成为一颗行星

为了这一发现,研究人员使用了 TESS(凌日系外行星勘测卫星)卫星天文台以及亚利桑那州和智利地面望远镜的数据,以描述凌日物体 BD-14 3065b 的特征。

BD-14 3065b 的质量为 12.4 个木星质量,半径为 1.9 个木星半径,是观测到的密度第二低的凌日棕矮星。第一名是 Rik 72b,它非常年轻(500 万年历史)且温度很高,与 23 亿年的 BD-14 3065b 不同。

“棕矮星是气态物体,诞生时温度非常高。那时它们自然是最大的。随着它们逐渐冷却,它们的尺寸会减小。虽然像 RIK 72b 这样的年轻物体的尺寸很大是意料之中的,而且人们对此也非常了解,但 BD-14 3065b 的尺寸应该比它的年龄小 2 倍。解释它的大小是一个有趣的谜题,”捷克科学院天文研究所的 Ján Šubjak 解释道,他是发表在科学期刊上的这项研究的主要作者 天文学与天体物理学

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除了这位在捷克科学院工作的斯洛伐克专家外,他的捷克和其他外国同事也参与了这项研究。

什么是棕矮星?

棕矮星被定义为介于恒星和行星之间的气态物体。然而,与恒星不同,棕矮星不会在热核反应中燃烧氢。但它会燃烧氘,这使得它与行星不同。

  • 氘是一种具有 2H 原子核的原子,其原子核中有一个质子和一个中子,与普通氢的不同之处在于其原子质量。尽管它并不是不同的元素,但通常将其指定为化学符号 D。

棕矮星在年轻时燃烧非常剧烈,因为棕矮星诞生时温度非常高,而热核反应的速率很大程度上取决于温度。燃烧持续到氘储存耗尽,或棕矮星变得太冷而无法继续燃烧。这取决于棕矮星的质量。质量较大的棕矮星会很快烧尽所有储存,而质量较小的棕矮星(刚好位于行星边界,约为 12 个木星质量)会冷却下来,而不会烧尽所有氘储存。

与附近恒星的密切相互作用

BD-14 3065b 绕恒星运行的轨道非常近,轨道周期仅为 4.3 天,距离太阳只有水星的六分之一。在如此近的距离下,恒星的辐射和与恒星的潮汐相互作用非常强烈。

科学家表示,了解BD-14 3065b大小的关键在于其与恒星相互作用时内部所分布的能量。

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通过对恒星附近的气态系外行星的研究,我们了解了几种加热其内部并导致膨胀的机制。

“然而,在这种情况下,这些机制都被证明不足以解释观测到的星等。然而,由于该物体位于系外行星和棕矮星的边界上,它很可能在其大部分生命中以非常慢的速度燃烧氘,而氘仍然是一种未使用的能量来源。由于与恒星的相互作用而导致的内部温度升高将急剧增加热核反应的速率,借助这一点我们已经可以解释观测到的大小,”Šubjak 解释说,他也在哈佛大学天体物理中心和美国史密森学会工作。

氘的大规模燃烧开始于相对较近

但是 BD-14 3065b 在其一生中一直围绕着它的恒星运行 – 那么为什么它很久以前就没有烧完它的氘储备呢?

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天文学家认为,原因在于它所环绕的恒星最近离开了所谓的主序列,变成了一颗“红亚巨星”,体积几乎增加了一倍。

“这是谜题中最重要的一块拼图。最近体积的增大加剧了天体之间的相互作用,也加剧了 BD-14 3065b 中积累的能量。这意味着氘的剧烈燃烧只是最近才开始的,”Šubjak 补充道。

即,对象年龄已到高龄。

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#捷克天文学家最近发现了一颗棕矮星它直到最近才成为一颗行星
2024-06-27 17:17:25

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