當歐洲航天局蓋亞號航天器的科學家於 4 月 25 日釋出該任務的第二批資料時，銀河系最深藏的秘密可能很快就會揭開。蓋亞號旨在建立有史以來最好的銀河系三維地圖，不僅將加深我們對銀河系的認識，還將加深我們對其最神秘的居民——棕矮星的認識。棕矮星是介於天文學家對恆星和氣態巨行星的標準定義之間的奇怪天體。
透過更精確地繪製超過十億顆恆星在銀河系中穿行時的運動，蓋亞號望遠鏡將使天文學家能夠梳理出恆星較小、較暗的伴星的存在，這些伴星目前還無法直接觀測到。最終，該任務應該會產生數百萬個圍繞其觀測恆星的非恆星天體，並幫助確定它們應該被歸類為棕矮星還是行星。“蓋亞號可能發現的棕矮星樣本將真正成為該領域的潛在革命，”蓋亞團隊成員、義大利都靈天體物理天文臺的天文學家亞歷山德羅·索澤蒂說。
棕矮星通常被稱為“失敗的恆星”，其質量不足以像普通恆星那樣透過核心的核聚變反應“燃燒”氫而發光。但它們也不僅僅是超大型行星。與木星等氣態世界不同，棕矮星的質量足以透過燃燒氘（一種穩定的氫化學形式）而發出微弱的光。“棕矮星是迷人的缺失環節，”美國自然歷史博物館的棕矮星研究員傑基·法赫蒂說，她與蓋亞任務無關。
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正是由於它們位於恆星和行星之間模糊的中間點，棕矮星可以作為深入瞭解其他世界的關鍵資料點。它們與熱木星相對相似，熱木星是氣態巨行星，其膨脹且灼熱的大氣層來源於它們圍繞母恆星數小時至數天的軌道。本質上，這些行星正在從外到內被“煮熟”。另一方面，棕矮星是從內到外被加熱的，利用氘聚變達到相似的溫度和大氣化學。而且，它們比熱木星更容易研究，它們通常遠離它們的伴星漂浮，甚至獨自漂浮在太空中，而不是像後者那樣在恆星的強光中盤旋。
行星還是失敗的恆星？
棕矮星的官方分類取決於它的質量，其依據可追溯到 20 世紀 60 年代首次進行的計算。據估計，一旦一個天體的質量超過 80 個木星質量，它就會因為核心中的氫聚變而點燃成為一顆恆星。同時，任何小於 13 個木星質量的天體都應該無法觸發氘聚變，因此應該是一顆行星。那麼，介於這些界限之間的任何東西都應該是一顆棕矮星。
計算恆星、行星或介於兩者之間的任何天體的質量取決於幾個測量值，包括確定其軌道相對於我們從地球上的視角的傾斜度。除了極少數情況外，這些測量仍然相對不精確，導致許多棕矮星的質量不確定，與恆星和行星之間的分界線重疊。
由此產生的混亂最清晰的例證可能是 HD 114762 b，這是一個由哈佛-史密森天體物理中心天文學家大衛·萊瑟姆和幾位同事於 1989 年宣佈為棕矮星的天體。當萊瑟姆和他的同事首次發現它時，天文學家尚未發現其他恆星周圍的棕矮星或行星。當時，HD 114762 b 是一個難以歸類的孤零零的怪人。據萊瑟姆所知，該天體的質量約為 13 個木星質量，並且擁有一個像我們太陽系中水星一樣近的軌道。如果它是在今天而不是近 20 年前被發現的，它可能會被稱為熱木星。但是，當科學家們預計恆星附近不會有如此巨大的行星時，HD 114762 b 的發現者認為，它的不尋常特徵使其更可能是一種理論上的棕矮星，而不是一顆系外行星。
事後看來，今天許多天文學家都認為 HD 114762 b 是一顆行星。儘管其質量仍存在不確定性，但它甚至被列入 美國宇航局的官方系外行星目錄 中，被確認為是一個已被確認的世界。這一分類將使其成為第一個被發現的系外行星，比目前的保持者（一個於 1992 年發現的圍繞一顆被稱為脈衝星的恆星殘骸執行的行星系統）早三年宣佈。
棕矮星盛況
行星、棕矮星——誰真的關心這種差異？紐約城市大學的棕矮星研究員艾米麗·賴斯認為，這種區別對科學非常重要。“它確實反映了我們對天體的理解，以及它們是如何形成的，它們是什麼以及它們如何融入我們對宇宙的理解，”她說。“重要的是以反映我們理解的方式對這些天體進行分類，並保持最新狀態。”
HD 114762 b 的母星恰好是蓋亞號現在透過銀河系跟蹤的十億多顆恆星之一。透過每一次測量，航天器都會提高天文學家對這顆恆星如何在三維空間中圍繞我們星系移動的精確認識，從而使他們能夠從較大、純粹的恆星運動中分離出由於天體的引力而產生的任何擺動和搖晃。有了這些精確的資料，他們就可以確定該天體軌道的傾斜度，並梳理出其確切的質量。
目前，蓋亞號在其為期五年的主要任務中完成了大約一半，每年兩次掃描整個天空，在半個十年中總共捕獲其樣本中每顆恆星的 70 或 80 次資料。即便如此，索澤蒂說，它下週即將釋出的資料不太可能獨自解決 HD 114762 b 的未解之謎。可能需要等到蓋亞號主要任務結束才能達到精確確定該天體質量所需的精度。屆時，萊瑟姆和他的同事們將知道他們的怪人是否正式被證明是棕矮星還是第一個已知的系外行星。“我從 88 年開始一直在等待，”萊瑟姆說。“我可以再等幾年。”
與此同時，蓋亞號仍然應該透過簡單地發現和跟蹤更多的候選者，從而揭示有關棕矮星的大量資訊，世界各地的天文學家可以集中精力進行進一步研究。
賴斯和法赫蒂與同事凱勒·克魯茲一起領導著法赫蒂所稱的世界上最大的棕矮星研究小組。當蓋亞號的資料釋出時，該小組的成員將聚集在一起仔細研究這些資料，希望能找到新的天體，並更好地約束已知天體的軌道。“4 月 25 日對整個科學界來說將是重要的一天，”法赫蒂說。“這就像被遞給了一切你一直想知道的關於棕矮星的資訊。”