浙江
大約在距離地球 1，350 光年處，有一顆名為 TOI?2155 的恒星。 這顆恒星比太陽略大、略重，也更熾熱，本身并不算特別罕見。 真正引人注目的是圍繞它運行的一顆更小天體 TOI?2155b——我們只能通過觀測它掠過母星前方時引起的恒星光線細微變化，來推斷它的存在。
TOI?2155b 究竟是什么？是一顆“迷你恒星”、一顆巨型行星，還是介于兩者之間的特殊天體？ 正如近期發表在《天文學期刊》（The Astronomical Journal）上的一篇論文中所述，研究者尚不能確定 TOI?2155b 是否足以被稱為恒星，但可以確信的是，它似乎處在一個非常迷人的邊界地帶：介于能夠點燃并維持氫聚變、在宇宙中熠熠生輝的“真正恒星”，以及那些未能點燃持續氫聚變、被稱為“失敗恒星”的褐矮星之間。
恒星如何“失敗”
恒星起源于太空中的巨大氣體云團，那么，一個氣體云團要多大、多重，才能最終成為一顆恒星？ 聽上去簡單的提問，卻讓天文學界爭論了數十年。
這是因為，在恒星內部，只有當引力造成的壓力大到足以讓氫原子持續融合為氦原子時，恒星才能源源不斷地產生強烈的熱與光，這也是恒星最顯著的特征。 如果一個天體的質量不夠大、內部壓力不足以長期維持這類聚變，或者因為其他原因氫聚變無法真正“啟動”，那么這團氣體就會成為一種“失敗的恒星”，也就是褐矮星。 這類天體在生命早期會比較熾熱，但由于缺乏持續的氫聚變，輻射會逐漸減弱，表面溫度緩慢下降，最終只留下暗弱的紅外輻射光芒。
為了弄清哪些氣體云團會成為真正的恒星，哪些會停留在褐矮星階段，天體物理學家必須尋找“過渡地帶”的樣本——即最重的褐矮星與最輕的恒星。 TOI?2155b 正是這樣一個關鍵例子，其質量約為木星的 80.6 倍，幾乎踩在理論上劃定的臨界邊界線上。
質量邊界并不“干凈利落”
科研團隊結合美國宇航局 TESS（凌日系外行星巡天衛星）的觀測數據以及全球多臺地面望遠鏡的觀測結果，對 TOI?2155b 的體積和質量進行了精確測量。 結果顯示，這顆天體的體積幾乎與木星相當，但質量卻是木星的約 80 倍。
從直覺上看，人們或許希望有一個十分明確的“質量閾值”，一旦超過這一數值，天體就會從行星或褐矮星“搖身一變”成為恒星。 然而，就像自然界中許多邊界一樣，現實并不存在一條干凈利落的分界線。 傳統理論曾將行星、褐矮星與恒星之間的質量邊界劃定在木星質量的 75 至 80 倍左右。 但最新的理論模型表明，這一轉變并非僅由質量單一因素決定，還會受到諸多其他參數的影響。
研究顯示，一個天體的年齡、化學組成甚至大氣性質，都會影響它是否能夠啟動并維持氫聚變。 這也是為何天文學家至今仍對褐矮星與恒星之間的質量邊界究竟應畫在何處存在分歧。 在這樣的背景下，處在臨界區域的 TOI?2155b 顯得尤為重要，它為理論與觀測之間的“細微差別”提供了寶貴檢驗機會。
極其罕見的“過渡天體”
就目前的觀測結果而言，TOI?2155b 可能是迄今發現的質量最大的一批褐矮星之一，也可能是質量最小的一批恒星之一。 在這一狹窄的質量過渡區內，已知天體的數量非常有限，這使得 TOI?2155b 成為研究褐矮星與恒星邊界問題時極具價值的對象。 在天文學的發展歷程中，許多關鍵進展正是來自對最罕見、最特殊天體的深入研究，而 TOI?2155b 有望成為這樣的“樣本之一”。
當然，單一對象無法給出褐矮星與恒星邊界的最終答案。 只有在未來發現更多類似質量位于過渡帶的天體，并對它們進行高精度的測量和長期跟蹤觀測之后，科學家才能進一步優化現有理論模型。 屆時，我們或許能更清晰地勾勒出恒星點燃并持續燃燒數十億年的條件，也就能更好地理解宇宙如何被這些“恒星引擎”塑造成為今天的模樣。
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