奇怪的超亮棕矮星CWW 89Ab

2018-09-26 22:20:11  AAS NOVA

奇怪的超亮棕矮星CWW 89Ab

2018-09-26 22:20:11
来源:AAS NOVA
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  棕矮星(Brown Dwarf)本身就是神秘的物体,但是CWW 89Ab特别奇怪。从理论上讲,棕矮星形成的方式与主序星相似:气体云坍塌,升温,最终点燃。除了棕矮星没有足够的质量像普通主序带恒星一样开始融合氢气,仅是留下融合的氘。随着时间的推移,这些物体会冷却并开始变暗并逐渐消失。棕矮星如此神秘的原因在于我们对它们如何随着时间的推移而发展的过程了解很少。天文学家根据他们的观察结果使用棕矮星模型来绘制这些物体的形成和演化。然而这些模型需要独立确定棕矮星的质量,半径,光度和年龄。如果缺少这些参数其中的一个或使用其他模型而不是观察结果,则可能让模型的预测结果产生很大的不确定性。到目前为止还没有已知的棕矮星对所有四个必需参数进行独立测量。

  直到棕矮星CWW 89Ab出现。它最初由K2任务发现,并在Ruprecht-147星团中绕着一颗类似太阳的主序星运行。使用凌日法和径向速度法,Nowak在2017年已能够确定其半径为0.94木星半径,质量为木星的37倍。由于该系统也属于疏散星团的成员,因此通过观测星团主序带的演化结果,研究团队的Jessica Roberts等人确定了棕矮星的极其精确的年龄。唯一剩下的就是确定CWW 89Ab的光度。

  想像中的棕矮星CWW89Ab

  研究人员同时使用史匹哲太空望远镜来观察CWW 89Ab通过它的主恒星后面时的光度变化,这个过程被称为次级日食。日食的光度变化深度表示棕矮星的光被阻挡了多少,使研究人员能够确定其在3.6和4.5微米波长下的光度。根据这些观察的结果,发现这种棕矮星比先前的演化模型预测的亮16倍!换句话说,从次日蚀深度来看,研究者发现棕矮星的亮度温度必须达到1,700 K -但棕矮星演化模型表明这个物体应该仅有850 K的内部温度。

  图1突出了这种极端的光度差异。极端的光度差异

  造成这种过亮(或温度差异)的多种可能性。其中一种可能性是附近的主序恒星正在加热棕矮星,使其更热,因此比模型预测更明亮。然而,即使棕矮星吸收它所接收的所有恒星辐射并保持其所有热量没有传递到其另一侧,它仍然不会达到观察到的1,700K温度。同时较热的棕矮星意味着较大的棕矮星,这与该物体的半径观测值不匹配。因此必须使CWW 89Ab更亮,同时保持观察到的尺寸。另一种可能性是假设CWW 89Ab的大气中存在温度反转。温度反转意味着当您增加高度时,大气会变得更热。我们在地球的平流层看到了相同的现像,在靠近母星的轨道上运行的热木星也有观察到类似现像。然而具有温度反转的热木星的温度高于2,000 K -比CWW 89Ab上观察到的1,700 K温度高得多。因此CWW89Ab的潜在温度反转可能是由与热木星中发生的机制不同的机制引起的。研究者提出,如果与氧气相比存在过量的碳,那么棕矮星将不再能够散发其内部热量,但它仍会从其母星吸收大量的热量。这将使其高层大气(可以检测到的高度)比模型预测的要热得多。

  图2说明了解释数据的两种可能模型。

  光度与模型的比较

  第一种可能(金线)假设棕矮星内部温度为1,700K。另一种可能性是棕矮星的内部温度为850K,如模型所示,但温度反转导致大气在较高海拔处升温(红线)。作者指出,尽管1,700 K模型在拟合数据方面做得更好,但它们不能排除只有两个数据点的温度反转的可能性。

  未解之谜

  棕矮星模型总是有可能不精确或缺少重要信息。但CWW 89Ab确实为第一个棕矮星提供了这些模型的所有独立观测参数。因此如果这些模型无法解释它的演化,这意味着可能错误地解释所有棕矮星观测?研究团队指出一个无法解释的谜团不应该证明所有以前的棕矮星分析都没有实际意义。现实情况是,我们需要在不同波长下观察CWW 89Ab的更多二次日食,以解决过亮的的棕矮星这种情况。获得这些观测的最佳方法是使用望远镜的福尔摩斯--詹姆斯韦伯太空望远镜以取得更多观测的数据以阐明未解的谜团。

责任编辑:微科普

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