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在1000光年外的一团气体云里,韦布空间望远镜(JWST)找到了一批奇怪的天体。

在1000光年外的一团气体云里,韦布空间望远镜(JWST)找到了一批奇怪的天体。它们独自漂在太空中,没有围绕任何恒星,形成方式和恒星一模一样,质量却只有木星的两倍。

这个数字比理论允许的下限还要小。按照目前的恒星形成模型,气体云塌缩出来的东西不该这么轻。可它们就在那里,而且不止一个。

其中一个身上还带着一圈盘状物。天文学家熟悉这种盘,恒星周围的行星就是从这样的盘里长出来的。也就是说,一个本身只有行星质量的天体,周围可能正在孕育更小的行星。

这片区域叫IC 348,位于英仙座,离地球约1000光年,在天文尺度上算是近邻。它是一片正在造星的云,冰冷的氢分子在引力作用下往一起聚拢,压缩,升温,最后点亮。韦布空间望远镜这次拍下的画面,是它迄今发布过的最大幅图像之一,画面里满是被新生恒星照亮和雕刻过的气体尘埃。

造星这件事,产出的东西差别极大。质量大的恒星几百万年就烧完自己,以超新星爆发收场;质量小的恒星能活很久,占了银河系恒星的大多数。而在恒星的最底端,还有一个分界线。

这条线大约在太阳质量的8%。一团塌缩的气体如果超过这个质量,核心温度足以让氢聚变成氦,它就成了恒星,会自己发光发热几十亿年。低于这条线,核心永远达不到点燃氢的温度,这类天体被称为褐矮星。它们诞生的方式和恒星没有区别,只是先天不足,很多在年轻时短暂烧过一阵氘,也就是重氢,之后便慢慢冷却下去。

不过理论上,气体云越小,引力越弱,越难压紧自己,这条路应该有一个走不下去的门槛。

于是问题来了:气体云塌缩造出来的东西,最小能有多小?

美国宾夕法尼亚州立大学的凯文·卢曼(Kevin Luhman)带领的团队一直在追这个答案。2022年,他们第一次用韦布空间望远镜观测IC 348,找到了质量只有木星3到4倍的褐矮星。当时这已经刷新了纪录。

他们没有就此止步。2024年,团队用韦布的近红外相机(NIRCam)重新拍摄这片区域,捕捉年轻褐矮星和新生恒星发出的微弱红外辉光。根据颜色和亮度筛出一批候选目标之后,2025年又换上近红外光谱仪(NIRSpec),把每个目标的光拆开来分析,以此推算它们的质量。

结果发表在《天体物理学杂志通讯》(The Astrophysical Journal Letters)上:最轻的几个褐矮星,质量只有木星的两倍,相当于太阳的0.19%。这是目前已知最轻的褐矮星。

两倍木星质量远低于模型给出的下限,说明造星过程中有某个环节,我们还没弄明白。

意外不止这一个。前面提到的那圈盘,就出现在这批最轻的褐矮星之一周围。行星质量的天体带着一个可能造行星的盘,而这次发现的宿主天体质量比以往更轻。

光谱里还藏着另一条线索。团队在这些褐矮星的光谱中发现了一个特征,来自某种尚未确认的碳氢化合物。这个特征只在质量最低的褐矮星大气里出现过,再重一点的都没有。研究者据此推测,这些极端天体可能自成一类,和已知的褐矮星光谱类型都不一样。

除了褐矮星,这幅图像的右上角还挤着一群更热闹的家伙。那里有一批正在生长的原恒星,它们从周围的云里吸积物质,同时向两极喷出高速气流。气流撞上四周的气体尘埃,撞击处被激发得发亮,这种发光的痕迹叫赫比格-哈罗天体。

其中一道横躺着的细长结构编号HH 797,放大看会发现它其实是两颗原恒星,喷出的气流几乎平行。它右边还有一个螺旋桨形状的天体HH 211,同时带着细窄的喷流和更宽的外流。

这个观测项目还没结束。团队接下来想弄清两件事:不同恒星形成区里,这类行星质量天体的数量有没有差别;以及那种碳氢化合物到底是什么,为什么只在最轻的褐矮星身上出现。

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图一:韦布空间望远镜拍摄的恒星形成区IC 348,距离地球约1000光年。画面中可以看到质量仅为木星两倍的微小褐矮星,以及年轻恒星喷出的高速气流撞击周围气体尘埃的场景,图源:NASA, ESA, CSA, Kevin Luhman (PSU), Catarina Alves de Oliveira (ESA), Mahdi Zamani (ESA/Webb)图二:韦布空间望远镜IC 348图像的局部放大拼图,包括嵌在云中的恒星、中央星团、微弱的外流、赫比格-哈罗天体、引力透镜效应以及背景旋涡星系,图源:NASA, ESA, CSA, Kevin Luhman (PSU), Catarina Alves de Oliveira (ESA), Mahdi Zamani (ESA/Webb)

信源:NASA. "Webb Reveals Dynamic Panorama of Star Formation, Including Smallest Known Brown Dwarfs." Phys.org, edited by Gaby Clark, 15 Sept. 2026