【博科园-科学科普】一闪一闪的小星星，我想知道你是什么。天文学家们希望NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜强大的红外能力将解开一个与观星一样重要的谜团——天空中那微弱的光线是什么？棕矮星把恒星和行星之间的明显区别弄得很模糊，把对这些物体的认识和它们形成的理论抛到一边。
几个研究小组将利用韦伯探索棕矮星的神秘特性，寻找对恒星形成和太阳系外行星大气层的深入了解，以及棕矮星自身存在的模糊地带。哈勃、斯皮策和阿尔玛之前的研究表明，棕矮星的质量比木星等气态巨行星的质量要高70倍，但它们的内核没有足够的质量来燃烧核燃料和辐射星光。尽管棕矮星在20世纪60年代被理论化，并在1995年得到证实，但对于它们如何形成，还没有一个可以接受的解释：像恒星一样，由气体的收缩，或者像行星一样，由原行星盘上的物质吸积？有些与一颗星有一种同伴关系（双星），而另一些则独自在太空中漂流。
恒星群NGC 1333是大量棕矮星的家园。天文学家将利用韦伯强大的红外仪器，对这些星云的明亮新生恒星进行更多的了解。图片版权：NASA/CXC/JPL
在蒙特利尔大学，Etienne Artigau领导的一个小组将使用韦伯研究一个特定的棕矮星，标记为SIMP0136。它是一种低质量的、年轻的、孤立的褐矮星——它是离我们的太阳最近的地方，所有这些都使它成为研究的热门，因为它有许多行星的特征，而不太接近于恒星的耀眼光芒。SIMP0136是Artigau和他的团队在过去的一个科学突破的目标，当他们发现证据表明它有一个云的大气（他和他的同事将使用韦伯的光谱仪器来了解这些云中的化学元素和化合物）。
非常精确的光谱测量是很有挑战性的，因为在我们自己的大气层中，由于可变的吸收而在红外光谱中获得，因此需要基于空间的红外观测。此外，韦伯还允许我们探测一些特征，比如水的吸收，这是在地面上无法达到的精确程度。这些观察可以为将来与韦伯的太阳系外行星探索奠定基础，包括哪些世界可以支持生命。韦伯的红外线仪器将能够探测到太阳系外行星的大气层中分子的类型，通过观察行星在其恒星前的传递过程中吸收光，这是一种被称为“凌日光谱”的科学技术。
棕矮星SIMP0136的温度与在韦布传输光谱学中观测到的不同行星的温度相同，已知云会影响这种测量方式：观测将有助于我们更好地理解棕矮星和行星大气中的云层。
圣安德鲁斯大学的天文学家Aleks Scholz说：寻找低质量、孤立的棕矮星是20世纪90年代为韦伯望远镜提出的早期科学目标之一。棕矮星的质量比恒星低，不“发光”，但仅仅发出它们出生时暗淡的余辉，因此它们在红外光中是最好的，这就是为什么韦伯在这项研究中是如此有价值的工具。
褐矮星的概念图，它以行星的多云大气和恒星的余光为特征。图片版权：NASA/ESA/JPL
Scholz也在附近的Young星团(SONYC)项目中领导了次恒星，他将使用Webb的近红外成像仪和Slitless光谱仪(NIRISS)来研究珀尔修斯星座的NGC 1333。NGC 1333是一个恒星育婴室，它也被发现藏有数量异常高的棕矮星，它们中的一些在质量范围的低端，也就是说，它们的质量并不比木星重多少。
在长达十多年的探索中，发现很难找到小于5个木星质量的褐矮星——即恒星和行星形成重叠的质量，这是韦伯望远镜的工作。对韦伯来说，这已经是漫长的等待了，但我们很兴奋能有机会开辟新的领域，并可能发现一种全新的行星，它可以像星星一样自由地漫游银河系。
由Scholz和Artigau领导的两个项目都在利用有保证的时间观测(GTOs)，观测望远镜上的时间，这些天文学家已经工作多年，准备韦伯的科学操作。
可见科学家们对还未升空的韦伯太空望远镜寄予了很大的希望和期待！
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内容：“博科园”判定符合今主流科学
来自：NASA's Goddard Space Flight Center
编译：中子星
审校：博科园
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