恒星家族中发现孤独的行星质量级天体

　　

　　 在这幅插图中，一个年轻孤独的世界自由漂浮于太空中。它被称为WISEA J114724.10?204021.3，被认为是一颗意料之外的轻量褐矮星，它缺乏足够的质量来燃烧核燃料，因此不能发出恒星那样的光。天文学家们利用NASA广域红外探测器（WISE）和两微米巡天观测仪（2MASS sky surveys）的数据，在TW 长蛇座TW Hydrae），一个具有1000万年历史的星群中发现了这颗星。照片来源：NASA/JPL-加州理工

　　

　　 NASA广域红外线巡天探测卫星（WISE）拍摄的星空图，展示了TW长蛇的位置，它们距离地球约175光年，在长蛇星座的中央。这些恒星约在1000万年前形成聚集。近期，从WISE及其前代设备――两微米巡天观测仪（2MASS）收集的数据中发现了这个超低质量自由漂浮在长蛇星群中的天体――一颗被称之为WISEA J114724.10?204021.3的类褐矮星。照片来源：NASA/JPL-加州理工

2011年，天文学家们宣称，我们的星系中很有可能充满了自由漂浮的行星。事实上，这些孤独的世界静静地徜徉于宇宙的黑暗中，没有任何伴星甚至是主恒星，它们的数量可能超越了银河系的恒星数量。这个令人称奇的发现带来一个问题：这些天体源于何处？它们是从太阳系挣脱而出的行星？又或是如同其他恒星一般，在宇宙中独立形成被称之为褐矮星的轻量级恒星？

一项新的研究使用WISE和2MASS所采集的观测数据，向世人提供了关于这类天体在星系占比之谜的新线索。科学家在TW长蛇星座的恒星群中，认出了这个自由漂浮且具有行星质量的天体。最新发现的这颗天体被命名为WISEA J114724.10?204021.3，或者简称WISEA 1147，它的质量大约是木星的5-10倍。

WISEA 1147是为数不多的自由漂浮天体之一，天文学家开始指出这个天体很可能是源于褐矮星而并非行星。由于该天体位于长蛇TW星群非常年轻的恒星之间，天文学家们知晓它也非常年轻，仅有1000万年历史。由于行星至少需要1000万年才能形成，很可能还需要更长的时间从恒星系统中脱离出来，因此WISEA 1147很可能是一颗褐矮星。褐矮星的形成类似于恒星，但未达到在内核聚变原子乃至闪耀星光的质量水平。

“随着持续的监控，我们很可能会追踪到WISEA 1147的历史，证实它是否独立形成，” 俄亥俄州托莱多大学Adam Schneider说道，他是这项发表在《天体物理学期刊》（The Astrophysical Journal）上最新研究报告的第一作者。

人们认为数以亿计的自由漂浮天体填充着银河系，其中一些可能是超轻质量的褐矮星，其它一些则可能是真正意义上的行星，它们从早期的太阳系中挣脱而出。而目前，这些漂浮星球的比例仍无法确定。寻觅这些自由漂浮“世界”的起源，以及确定它们是行星还是褐矮星，是一项非常艰巨的任务，很大程度上因为它们都如此孤立。

“我们正开始一项将来会非常热门的研究领域，尝试确定这些自由漂浮天体的本质，以及其中行星褐矮星的比例。”研究报告合著作者、NASA红外处理和分析中心（ Infrared Processing and Analysis Center）、帕萨迪纳加州理工学院IPAC的Davy Kirkpatrick说道。

天文学家们过筛选2010年广域红外相机（WISE）和10年前的两微米巡天观测仪(2MASS)所拍摄的全天图像，发现了WISEA 1147。他们曾一直在寻找附近的年轻褐矮星。一种分辨附近是否有天体的方法是查验目标物相对其他恒星是否随着时间出现显著位移。某一物体离我们越近，相对于星空背景中的其他恒星就越远。通过分析两台巡天仪所拍摄相隔10年的照片，这些靠近的天体便脱颖而出。

WISE和2MASS非常适合寻找轻质量天体以及褐矮星，二者均侦测红外光。褐矮星不够明亮因此可见光成像望远镜难以观测，但在红外线图像中他们的热信号就会“明亮”起来。

在2MASS所拍摄的图像中，WISEA 1147显得极其“红”（红色意味着红外波较长），意味着她是如此年轻且尘埃缭绕。

“它的这些特征仿佛在向世人大声宣告，‘我就是一颗年轻的褐矮星，’” Schneider说。

经过更多分析，天文学家们意识到这个天体属于距离地球150光年外仅有1000万年历史的TW长蛇星座。这使得质量介于五倍到十倍木星之间的WISEA 1147质量是成为了有史以来发现的最年轻且质量最轻的褐矮星之一。

有趣的是，由加拿大安大略西部大学Kendra Kellogg带领的一个独立小组几天后宣布发现TW长蛇星座第二颗类似轻质量天体（2MASS 1119-11）。

天文学家想研究这些孤独世界的另外一个理由是，它们和行星相似但却更容易研究。那些所谓系外行星围绕其他恒星进行旋转，由于其毗邻众多绚烂的恒星而难以观测。研究类似WISEA 1147这种没有主恒星的行星，天文学家可以获知更多关于他们的组成成分和气候特点。

“我们可以通过研究年轻、闪耀的轻质量褐矮星而更好地了解系外行星，” Schneider说。“现在，我们已经取得了系外行星的政权。”

这项研究的其他作者包括：托莱多大学的James Windsor和Michael Cushing；WISE任务首席研究员、加州大学洛杉矶分校的Ned Wright。

NASA喷气动力实验室（JPL）位于加利佛尼亚州帕萨迪纳市，为华盛顿NASA科学任务理事会管理、操作着WISE。当扫描整个星空两次后，完成主要任务的太空探测器于2011年进入休眠模式。2013年9月，WISE被重新激活后命名为NEOWISE并开始一项新任务：协助NASA侦测确定存在威胁的近地天体。

　　帕萨迪纳加州理工学院、马萨诸塞州阿姆赫斯特大学以及JPL共同协作开展2MASS任务。WISE、 NEOWISE以及2MASS收集的数据存档于红外处理和分析中心（IPAC）。( 校对：Sherry )