天文學家發現 Gliese 229 B 其實是一對緻密棕矮星

1995 年加州理工學院在帕洛瑪天文台發現第一顆棕矮星 Gliese 229 B，當時就發現其大氣含甲烷，是木星等氣體巨行星的典型現象，卻不是恆星典型現象，這發現代表首次確認稱為棕矮星的冷卻類恆星天體，這些天體是行星和恆星間的失落環節，不過早在 30 年前就有人提出此理論。

自發現至今已有數百篇相關論文發表，但一直有謎團，即亮度與質量不符。棕矮星介於恆星和巨行星之間，比恆星輕，但比木星這類氣體巨行星重。天文學家測得Gliese 229 B質量約木星70倍，但這種質量的天體應該比觀測到更亮才對。加州理工學院領導的國際團隊終於解開謎團，這顆棕矮星其實是一對緊密相連的棕矮星，質量分別是木星質量38倍和34倍，每隔12天繞彼此旋轉一次。故亮度便符合兩顆小而暗的棕矮星在這質量範圍的預估亮度。

▲ 藝術家對Gliese 229 Ba和Gliese 229 Bb的想像圖。

Gliese 229 B常認為是棕矮星的典範，但我們對這天體的理解是錯的，不是一顆而是兩顆，直到現在人類才有能力探測到距離這麼近的雙星。這發現也帶出新問題，像這類緊密棕矮星雙星如何形成？表示可能還有類似棕矮星雙星系統，甚至是系外行星雙星系統有待發現。其實Gliese 229 B發現後近30年和數百次觀測，仍以出乎意料的暗淡程度困擾著天文學家。研究員表示Gliese 229 B可能是雙胞胎，但要躲過天文學家30年注意，兩顆棕矮星必須非常靠近。

為了解決問題，團隊使用智利歐南天文台甚大望遠鏡（VLT）兩種儀器。GRAVITY儀器（結合四個望遠鏡的光線干涉儀）解析為兩個天體，並用CRIRES+檢測兩個天體的光譜特徵。後者是為測量棕矮星大氣分子運動（或稱都卜勒位移），結果顯示當一個天體朝向地球時，另一個遠離地球，反之亦然，因兩個天體互相繞行。歷時五個月觀測顯示，這對現在稱為Gliese 229 Ba和Gliese 229 Bb的棕矮星，每隔12天會互繞一圈，兩者距離只有地球和月球距離的16倍，且這對雙星每250年繞一顆M矮星（比太陽更小更紅的恆星）一圈。

這個互相旋轉的世界，半徑其實比木星還小，這對旋轉天體如何形成仍是個謎。有些理論認為，棕矮星可能在圍繞形成恆星的盤狀物質形成，圓盤會分裂成兩個棕矮星的種子，近距離相遇後產生重力束縛。相同形成機制是否也會在其他恆星周圍形成行星對，仍有待觀察。團隊希望利用更多儀器尋找軌道更緊密的棕矮星雙星系統。論文發表於《Nature》期刊。