發現新的大質量棕矮星

天文學家使用茲威基瞬態設施（ZTF）發現了一顆新的大質量棕矮星，其質量約為木星的 80 倍，繞行一顆低質量恆星運行。棕矮星是介於行星和恆星間的中間天體，質量範圍為 13 至 80 個木星質量（0.012 至 0.076 個太陽質量）。雖然至今已發現許多棕矮星，但圍繞其他恆星運行的棕矮星卻是罕見的。

最近，加州理工學院領導的天文團隊在尋找低質量食雙星的過程中，發現了一個由一顆M矮星和一顆棕矮星組成的系統，編號為ZTF J2020+5033，其軌道周期比迄今為止發現的任何此類系統都要短得多。研究人員表示此發現得益於ZTF，與其他用於探測棕矮星的巡天設施相比，它提供了高品質的光變曲線。

ZTF J2020+5033中的棕矮星其大小與木星相當，但質量卻為木星的80.1倍，這使其位於恆星/次恆星（substellar）邊界，略低於氫燃燒極限，有效溫度估計為1,691 K。而系統中的恆星則是一顆光譜類型為M6的M矮星，半徑為0.176個太陽半徑，質量為0.134個太陽質量，此恆星的有效溫度為2,856 K。

▲ ZTF J2020+5033在五個不同帶通中的相位光變曲線，波長從上到下依次遞增。（Source：arXiv）

根據這項研究，此雙星系統距地球約445光年，年齡約在50億至130億年間，軌道周期經測量僅為1.9個小時，這使其成為已知周期最短的凌日棕矮星。由於軌道周期如此短，ZTF J2020+5033也比其他已知的凌日棕矮星雙星系統更加緊湊。研究人員總結這兩個部分在年輕時一定比現在大得多，而這表示軌道在磁制動（magnetic braking）作用下已大幅縮小。這強烈表示，至少在某些恆星中，磁制動在完全對流邊界下仍然是有效的，這與許多雙星演化模型中常見的假設相反。ZTF J2020+5033比其他39個已知凌日棕矮星系統中的34個更接近，這表示短週期軌道上的棕矮星並非特別罕見。相關研究成果發表於arXiv上。