科學家發現734顆極冷矮星 為恒星物理研究帶來契機

近日，利用郭守敬望遠鏡發布的第7批低分辨率光譜數據(LAMOST DR7)，中國科學院國家天文臺博士王有芬與研究員羅阿理等人發現了734顆極冷矮星，它們都是褐矮星的候選體。相關研究成果發表于《天文學和天體物理學》。

極冷矮星尤其是褐矮星，是內核沒有穩定核聚變的亞恒星天體，或者說是一種演化失敗了的恒星，也是近幾十年新興起的前沿研究領域，它們質量小，顏色紅，亮度暗，觀測難度非常大，對觀測設備的要求極高。

“我們發現的樣本是目前具有均一光譜數據和完備參數信息的最大極冷矮星樣本。”王有芬告訴《中國科學報》，“該成果一定程度上展示了LAMOST在暗端的觀測能力，證實了大口徑光譜巡天望遠鏡研究極冷矮星的可能性。”

早期，在恒星光譜分類系統中，M型星是最冷的恒星。后來，天文學家在M型星之后又研究定義了新的光譜型L、T和Y的分類方法，用于描述極冷矮星的光譜類型。極冷矮星是指光譜型為晚型M(M7～M9)及L、T和Y型矮星的統稱，它們的絕對星等非常暗，位于顏色-絕對星等圖的右下方(如圖)。

從光譜型上來講，晚型M與早型L的極冷矮星既可能是褐矮星，也可能是普通的小質量恒星，這取決于它們本身的質量。中晚L型(L3)以后的極冷矮星，質量如果在13倍至75倍木星質量之間則屬于褐矮星。

王有芬介紹，褐矮星是鏈接恒星與行星的橋梁，在銀河系形成歷史、初始質量函數、熱行星大氣研究等方面都有非常重要的作用。極冷矮星則在研究恒星與褐矮星交界處星體內部的化學反應與物理過程非常重要，因為它們亮度很暗，更容易觀測發現它們周圍質量非常小的類地行星，因此它們還是搜尋類地行星(巖石行星)的理想候選體。

研究團隊從LAMOST DR7數據的70多萬M 型星中篩選出一萬多條晚型M型恒星，再通過人工查驗和比較，最終挑選出734顆運動學年齡在3億年左右、運動學特征與金屬豐度都和銀河系盤星相似的極冷矮星。

“這個樣本中三分之二的極冷矮星的光譜信息是首次獲取的，且光譜數據具有良好的一致性，因此這是一個截止目前非常難得的、具有完備參數信息的極冷矮星大樣本。”王有芬說，“這些極冷矮星離我們非常近，80%的成員星都在300光年以內，最遠也只有1174光年;它們的觀測星等最暗達到19.2等，平均值為16.2等;有效溫度分布于2600K至3300K之間。這些極冷矮星都是褐矮星的候選體，其中有77顆極具有明顯的鋰吸收線，它們是褐矮星的可能性非常大。”

研究人員還在樣本中發現，有6顆是第一次被發現的寬距雙星，理論上它們的伴星質量可能更小，因此它們的伴星極有可能是褐矮星。

“該樣本為開展觀測難度非常大的極冷矮星尤其是褐矮星的性質及演化具有重要的科學應用價值。”羅阿理表示，“不久的將來，隨著LAMOST光譜數據的積累以及中國空間望遠鏡(CSST)的升空運行，我們或許能探測到更多更遠的褐矮星，為恒星物理研究領域中相對空缺的褐矮星形成機制及內部性質的研究帶來更多的契機。”(作者：沈春蕾)

關鍵詞： 國家天文臺 極冷矮星 亞恒星天體 光譜數據