就在太阳系周围,数十颗褐矮星被发现,原来这里这么热闹 08-21 05:37 草稿

在茫茫宇宙中,恒星之间的距离都非常大。如果把我们的太阳比喻为一枚一元钱硬币,那么距离太阳最近的比邻星则远在700公里以外。
星际空间就是这么空旷,但是另一方面,太阳系周围的区域也并没有那么荒芜。最近,科学家们一口气在太阳系周围100光年以内的区域发现了95颗褐矮星,让这片区域稍微“热闹”了一点点。
褐矮星是宇宙中一种非常特殊的天体,它们介于恒星和行星之间,被称作是“失败的恒星”。褐矮星的质量范围目前还没有完全确定,但是一般认为它的质量下限是木星的75-80倍,上限则不超过太阳的6%-8%。
这些天体虽然也主要由氢和氦构成,但是由于质量有限,不足以在内核引发氢聚变反应,无法点燃,所以不能成为恒星。但是另一方面,这个质量可以让氢的同位素氘进行核聚变,产生一定的热量,这又与木星这样的行星不同。
不过,氘的含量毕竟比氢少,所以一般来说,褐矮星的核聚变仅仅能够进行10000年左右,最终就会彻底熄灭。和几十上百亿年的恒星相比,褐矮星的寿命非常短。另外,这也导致褐矮星非常暗淡,所以即使距离我们非常近,观测起来也非常困难,以至于几十年的时间里,我们都没有注意到太阳系周围几十光年内有这么多褐矮星。
这一次的发现,来自于NASA资助的一个公民科学项目——“后庭世界:第九大行星”。该项目接入了NASA的近地天体广域红外线巡天探测(NEOWISE)卫星的数据,以供公民在感兴趣的时候按照科学家提供的方法在这个数据中寻找一些神秘的天体。
通过大范围的观测,NEOWISE等设备可以获得数以万亿计的像素图片。在这些图片中,隐藏着褐矮星的微妙运动。尽管如今的人工智能和超级计算器非常强大,但是仍然不足以从这些图片中寻找到太阳系附近移动的天体。
因此,科学家们号召公众参与到这个项目中来。对于公民来说,这是低成本参加科研项目的好机会;而对于科学家来说,可以节省大量的计算机资源、时间成本,可谓是一举两得。
(NEOWISE卫星)
这个项目一共吸引了超过10万位民众参加,他们凭借着远胜过人工智能的人眼,迄今已经找到了1500个以上的太阳系附近的寒冷天体。美国国家科学基金会NOIR实验室的助理科学家Aaron Meisner是“后庭世界”的主要研究人员,他和同事们将这一次发现的95颗褐矮星以论文的形式在《天体物理学杂志》上进行了介绍,该论文的共同作者中还有20位来自10个不同国家的公民科学家。
除了NEOWISE之外,这个项目的数据来源还有NASA已经退役的斯皮策太空望远镜,后者同样在红外波段具有极强的观测能力。我们刚才说过,褐矮星不仅直径比普通恒星小,而且亮度也更低,所以观测起来非常困难。但是,即使再暗的天体,也具有红外辐射。因此,在可见光波段隐藏于暗处的褐矮星,在这些红外望远镜面前就暴露得一览无余了。
即便如此,这些“小”天体还是越靠近太阳系,越容易被发现。尽管它们被称作“褐矮星”,但未必都是褐色的。科学家介绍说,如果我们近距离去看这些天体,就会发现有些褐矮星是洋红色的,还有些是橙色的。它们的温度也不尽相同,有的也可以达到几千摄氏度,但有的会非常冰冷。
毫不夸张地说,有些褐矮星的温度甚至比地球还低。比如一颗名为WD 0806-661 B的褐矮星,表面温度只有26.7-71.1摄氏度,也就是说,它可能还没有你温度高。而2014年NASA发现的一颗名叫WISE 0855的褐矮星,表面温度甚至是-23℃,成为了当时人类已知最冷的褐矮星。而这一次发现的95颗褐矮星,也成为了研究WISE 0855等褐矮星的重要参考。
共同作者、纽约美国自然历史博物馆的Jackie Faherty则说:“这篇论文证明:太阳系周围仍然是一片未知的世界,而公民科学家们充当了优秀的天文制图员身份,将质量最小、温度最低的褐矮星绘制出来,帮助我们理解低质量恒星的形成过程,同时给了我们一系列研究类木天体大气细节的对象。”
由于褐矮星既没有普通恒星的亮度,又不像系外行星一样位于其他恒星附近、与这些恒星有相互影响的作用,所以它们的观测难度非常高,我们目前能够观测到的褐矮星还相当有限。
而它们作为恒星和行星之间的过渡天体,又具有非常重要的意义,我们可以通过对褐矮星的研究,了解天体的演化规律以及深层的物理机制。正如NASA戈达德太空飞行中心的天体物理学家Marc Kuchner所说:“我们的新发现对0855和其他已知的褐矮星之间的联系有着很大的帮助意义”。
此外,这也让我们重新认识了太阳系周围的宇宙空间。原本以为这是一片非常空旷的区域,但是竟然还隐藏着这么多褐矮星。仅仅这一次,我们就发现了95颗,很难想象还有多少褐矮星还隐藏在暗处。甚至,是否有一颗褐矮星的距离,超越比邻星,成为距离太阳系最近的恒星,也未可知。
而像“后庭世界”的项目,是对于地球上资源的高效利用,强大的观测设备完成高难度的全天搜索,而公民科学家们则从海量的数据中选择出最有用的部分,完成发现。相信在未来,会有更多人参与到这个过程中来,从而使得人类的天文学获得更高效的发现。
这很可能也是人类科学的下一个新的模式,包括SETI(Search for Extra-terrestrial Intelligence,搜寻外星智能)也采用过这个模式,来寻找外星人。
人类的科学发展到今天,已经很难再出现“孤胆英雄”了。不仅科学家之间要联合起来,甚至需要每一个普通人的加入。我们需要团结起来,实现更大的科学突破。虽然目前科学家的团结也面临着一些阻碍,但是我们必须要打破这层冰封,才能快速地实现科学突破。
在卡尔达舍夫的宇宙文明等级中,人类才仅仅达到0.7级文明,离1级文明的距离仍然非常遥远。如果我们能够团结起来,相信这个目标就不会太远了。
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