卡塞爾登於 2018 年 11 月 3 日晚起床，玩電子遊戲反恐精英，每當他結束遊戲時，他都會上他的膝上型電腦檢查他正在執行的 NASA 太空望遠鏡影象的自動搜尋。
突然，在凌晨時分，一些奇怪的東西出現在視野中。“這非常令人困惑，”卡塞爾登說。“它的移動速度比我發現的任何東西都要快。它既微弱又快速，這讓它非常奇怪。”
作為“後院世界：第 9 號行星”專案的一部分，卡塞爾登給與他合作的天文學家發了電子郵件。一旦他們排除了它是影象偽影的可能性，他們意識到他們正在觀察一個完全不尋常的東西，一個 50 光年外的極其微弱的物體，以每秒 200 公里的速度在銀河系中燃燒。它被命名為 WISE 1534-1043，但憑藉其獨特的特性和偶然發現，它很快贏得了“事故”的綽號。
NASA/JPL-加州理工學院/2MASS
天文學家現在認為卡塞爾登發現了一顆褐矮星——一顆失敗的恆星，缺乏在其核心開始核聚變所需的體積。“它的形成就像一顆恆星，”英國萊斯特大學的天文學家莎拉·凱斯韋爾( Sarah Casewell)說，“但是，它永遠不會獲得足夠的質量來將氫融合成氦並開始燃燒任何東西。”
事故的發現凸顯了我們對褐矮星還有很多要了解的地方。這些物體的質量範圍從估計的木星質量的 13 倍到 75 倍或更多，但這兩個邊界的確切位置是一個持續的困境。“人們一直在會議上爭論這個問題，”英國愛丁堡大學的天文學家貝絲比勒說，尤其是下限。雖然 13 木星的質量大致是可以發生氘核聚變的質量——這是區分褐矮星與氣態巨行星的特徵——但邊界可能會有所不同。“13 個木星質量沒有什麼特別之處，”比勒說：“這完全是臨時的。”
褐矮星的溫度變化也很大。比勒說，最熱的表面溫度約為 2,000 攝氏度——“大約是蠟燭火焰的溫度”。最冷的溫度在 200 度以下。由於它們沒有自己的熱源，褐矮星將在數十億年的時間裡逐漸冷卻到這些較低的溫度。（亞矮星進一步模糊了行星和棕矮星之間的界限，但溫度可能會更低。一個名為WISE 0855-0714的天體溫度低於冰點。“這是我們所知道的太陽系外最冷的天體，”比勒說。）
棕矮星近距離的樣子也不清楚。儘管它們的名字——由天文學家吉爾·塔特( Jill Tarter)在 1975年提出——但它們很可能不是棕色的。它們更像橙色或紅色。加州理工學院的天文學家戴維·柯克帕特里克( Davy Kirkpatrick)說：“無論好壞，它都被當作一個名字。”
它們也有大氣層，這些大氣層可能會顯示出某種帶狀和點狀風暴，就像在木星上一樣。去年，比勒和她的同事利用這些風暴測量了大約 34 光年外褐矮星的風速。他們首先觀察大氣中的特徵在旋轉時進出視野，然後將這個速度與從磁場中收集到的物體內部旋轉速度的測量值進行比較。比較這兩個值，研究人員計算出每小時超過 2,300 公里的風速——是木星風速的五倍多。
因為棕矮星彌合了恆星和行星之間的鴻溝，所以它們可以幫助我們理解兩者。在質量標度的上端，最大的褐矮星和最小的恆星之間的邊界可以讓我們深入瞭解核聚變是如何開始的。瑞士日內瓦大學的諾蘭格里夫斯說，一個物體的核心需要達到約 1億攝氏度的溫度才能啟動核聚變；這會引發連鎖反應，將氫轉化為氦氣。但是沒有人確切地確定需要多少質量才能發生這種情況，以及褐矮星在什麼時候變成恆星。“在恆星演化的許多方面，我們的知識仍然非常不確定，”比勒說。“融合極限究竟在哪裡是這些問題之一。”
最近由格里夫斯領導的工作確定了五顆質量為木星 77 到 98 倍的大質量褐矮星。“他們就在氫聚變開始發生的邊界上，”格里夫斯說。然而，目前尚不清楚這五個物體實際上位於邊界的哪一側。“我們不知道這些物體的真實本質，”格里夫斯說，“因為它們太接近這個極限了。”
一些褐矮星甚至可能非常像恆星，以至於它們可以擁有自己的行星。“我們知道一些棕矮星系統看起來周圍有原行星盤，”柯克帕特里克說。“而且有各種跡象表明，可能有棕矮星在它們周圍的軌道上也有自己的系外行星。一個聖盃是找到一顆帶有過境系外行星的棕矮星。”
在棕矮星質量標度的另一端是事故。它是一個非常小的、寒冷而微弱的物體——“幾乎沒有達到我們可以探測到的水平，”柯克帕特里克說。天文學家急於弄清楚低質量褐矮星和高質量氣體巨行星之間的區別。這使得像“事故”這樣的小而微弱的褐矮星成為有用的目標。
事故似乎也由一些奇怪的東西組成。隨著宇宙年齡的增長，超新星會吐出大量更重的元素，如碳和氧——天文學家稱之為“金屬”。正因為如此，在宇宙歷史早期形成的舊物體往往很少有金屬，而新物體則有更多。然而，儘管在我們當地的太陽能社群——主要是年輕的、富含金屬的恆星的家園——發現了該事故，但它似乎是富含金屬的。柯克帕特里克說：“我們認為這可能是一顆更古老的棕矮星，可能是在銀河系擁有現在所擁有的所有金屬富集之前建立的。” 凱斯韋爾補充說，它很可能是我們銀河系中“最早形成的棕矮星之一”，起源於銀河系周圍的星系外暈，然後向內遷移。
與我們宇宙中的許多其他現象一樣，這一發現強調了這些令人費解但神秘的物體具有各種風格，將它們歸入嚴格定義的類別並非易事。與此同時，卡塞爾登希望他將來可以為該領域做出更多貢獻，也許現在他知道要尋找什麼了，可能會尋找類似的物體。“我想找到另一個事故，”他說。“而且我希望這不是意外。”
作者：Jonathan O'Callaghan
FY：11
如有相關內容侵權，請於三十日以內聯絡作者刪除
