当欧洲航天局盖亚号航天器的科学家于 4 月 25 日发布该任务的第二批数据时，银河系最深藏的秘密可能很快就会揭开。盖亚号旨在创建有史以来最好的银河系三维地图，不仅将加深我们对银河系的认识，还将加深我们对其最神秘的居民——棕矮星的认识。棕矮星是介于天文学家对恒星和气态巨行星的标准定义之间的奇怪天体。
通过更精确地绘制超过十亿颗恒星在银河系中穿行时的运动，盖亚号望远镜将使天文学家能够梳理出恒星较小、较暗的伴星的存在，这些伴星目前还无法直接观测到。最终，该任务应该会产生数百万个围绕其观测恒星的非恒星天体，并帮助确定它们应该被归类为棕矮星还是行星。“盖亚号可能发现的棕矮星样本将真正成为该领域的潜在革命，”盖亚团队成员、意大利都灵天体物理天文台的天文学家亚历山德罗·索泽蒂说。
棕矮星通常被称为“失败的恒星”，其质量不足以像普通恒星那样通过核心的核聚变反应“燃烧”氢而发光。但它们也不仅仅是超大型行星。与木星等气态世界不同，棕矮星的质量足以通过燃烧氘（一种稳定的氢化学形式）而发出微弱的光。“棕矮星是迷人的缺失环节，”美国自然历史博物馆的棕矮星研究员杰基·法赫蒂说，她与盖亚任务无关。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。购买订阅可以帮助确保有关塑造当今世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
正是由于它们位于恒星和行星之间模糊的中间点，棕矮星可以作为深入了解其他世界的关键数据点。它们与热木星相对相似，热木星是气态巨行星，其膨胀且灼热的大气层来源于它们围绕母恒星数小时至数天的轨道。本质上，这些行星正在从外到内被“煮熟”。另一方面，棕矮星是从内到外被加热的，利用氘聚变达到相似的温度和大气化学。而且，它们比热木星更容易研究，它们通常远离它们的伴星漂浮，甚至独自漂浮在太空中，而不是像后者那样在恒星的强光中盘旋。
行星还是失败的恒星？
棕矮星的官方分类取决于它的质量，其依据可追溯到 20 世纪 60 年代首次进行的计算。据估计，一旦一个天体的质量超过 80 个木星质量，它就会因为核心中的氢聚变而点燃成为一颗恒星。同时，任何小于 13 个木星质量的天体都应该无法触发氘聚变，因此应该是一颗行星。那么，介于这些界限之间的任何东西都应该是一颗棕矮星。
计算恒星、行星或介于两者之间的任何天体的质量取决于几个测量值，包括确定其轨道相对于我们从地球上的视角的倾斜度。除了极少数情况外，这些测量仍然相对不精确，导致许多棕矮星的质量不确定，与恒星和行星之间的分界线重叠。
由此产生的混乱最清晰的例证可能是 HD 114762 b，这是一个由哈佛-史密森天体物理中心天文学家大卫·莱瑟姆和几位同事于 1989 年宣布为棕矮星的天体。当莱瑟姆和他的同事首次发现它时，天文学家尚未发现其他恒星周围的棕矮星或行星。当时，HD 114762 b 是一个难以归类的孤零零的怪人。据莱瑟姆所知，该天体的质量约为 13 个木星质量，并且拥有一个像我们太阳系中水星一样近的轨道。如果它是在今天而不是近 20 年前被发现的，它可能会被称为热木星。但是，当科学家们预计恒星附近不会有如此巨大的行星时，HD 114762 b 的发现者认为，它的不寻常特征使其更可能是一种理论上的棕矮星，而不是一颗系外行星。
事后看来，今天许多天文学家都认为 HD 114762 b 是一颗行星。尽管其质量仍存在不确定性，但它甚至被列入 美国宇航局的官方系外行星目录 中，被确认为是一个已被确认的世界。这一分类将使其成为第一个被发现的系外行星，比目前的保持者（一个于 1992 年发现的围绕一颗被称为脉冲星的恒星残骸运行的行星系统）早三年宣布。
棕矮星盛况
行星、棕矮星——谁真的关心这种差异？纽约城市大学的棕矮星研究员艾米丽·赖斯认为，这种区别对科学非常重要。“它确实反映了我们对天体的理解，以及它们是如何形成的，它们是什么以及它们如何融入我们对宇宙的理解，”她说。“重要的是以反映我们理解的方式对这些天体进行分类，并保持最新状态。”
HD 114762 b 的母星恰好是盖亚号现在通过银河系跟踪的十亿多颗恒星之一。通过每一次测量，航天器都会提高天文学家对这颗恒星如何在三维空间中围绕我们星系移动的精确认识，从而使他们能够从较大、纯粹的恒星运动中分离出由于天体的引力而产生的任何摆动和摇晃。有了这些精确的数据，他们就可以确定该天体轨道的倾斜度，并梳理出其确切的质量。
目前，盖亚号在其为期五年的主要任务中完成了大约一半，每年两次扫描整个天空，在半个十年中总共捕获其样本中每颗恒星的 70 或 80 次数据。即便如此，索泽蒂说，它下周即将发布的数据不太可能独自解决 HD 114762 b 的未解之谜。可能需要等到盖亚号主要任务结束才能达到精确确定该天体质量所需的精度。届时，莱瑟姆和他的同事们将知道他们的怪人是否正式被证明是棕矮星还是第一个已知的系外行星。“我从 88 年开始一直在等待，”莱瑟姆说。“我可以再等几年。”
与此同时，盖亚号仍然应该通过简单地发现和跟踪更多的候选者，从而揭示有关棕矮星的大量信息，世界各地的天文学家可以集中精力进行进一步研究。
赖斯和法赫蒂与同事凯勒·克鲁兹一起领导着法赫蒂所称的世界上最大的棕矮星研究小组。当盖亚号的数据发布时，该小组的成员将聚集在一起仔细研究这些数据，希望能找到新的天体，并更好地约束已知天体的轨道。“4 月 25 日对整个科学界来说将是重要的一天，”法赫蒂说。“这就像被递给了一切你一直想知道的关于棕矮星的信息。”