臺北市立天文科學教育館

1995年加州理工學院的研究人員在帕洛瑪天文臺發現了第一顆棕矮星Gliese 229 B。當時就發現Gliese 229 B的大氣中含有甲烷，這是木星等氣體巨行星的典型現象，但卻不是恆星的典型現象，這一發現標誌著首次確認了一類被稱為棕矮星的冷卻類恆星天體，這些天體是行星和恆星之間的缺失環節，早在30年前就有人提出這個理論。

自發現至今已有數百篇關於它的論文發表，但它一直存在著一個謎團，即它的亮度與其質量不符。棕矮星介於恆星和巨行星之間，比恆星輕，但比像木星這樣的氣體巨行星重。天文學家測得Gliese 229 B的質量約是木星的70倍，但這樣質量的天體應該比觀測到的更亮才對。現在，由加州理工學院領導的國際研究團隊終於揭開了這個謎團，這顆棕矮星實際上是一對緊密相連的棕矮星，它們的質量分別是木星質量的38倍和34倍，並每隔12天繞彼此旋轉一次。如此，其亮度便符合這兩顆小而暗的棕矮星在這個質量範圍內的預期亮度。

圖說：藝術家對Gliese 229 Ba和Gliese 229 Bb的想像。圖片來源：K. Miller, R. Hurt (Caltech/IPAC)

Gliese 229 B被認為是棕矮星的典範，一直以來我們對這個天體的理解是錯誤的，它不是一顆，而是兩顆，因為直到現在，我們才有能力探測到這麼近的分離距離。這項發現也帶出了新的問題，那就是像這樣緊密的棕矮星雙星是如何形成的？這也表示可能還有類似的棕矮星雙星系統，甚至是系外行星雙星系統有待發現。事實上，Gliese 229 B在被發現近30年間和經過數百次的觀測後，仍以其出乎意料的暗淡程度困擾著天文學家。研究人員表示Gliese 229 B可能是雙胞胎，但要躲過天文學家30年的注意，這兩顆棕矮星必須彼此非常接近。

為了解決這一問題，研究團隊使用了位於智利歐南天文臺甚大望遠鏡（VLT）的兩個不同儀器。GRAVITY儀器（結合來自四個不同望遠鏡的光線的干涉儀）將此天體解析為兩個，並使用CRIRES+檢測兩個天體的不同光譜特徵。後一種方法是測量棕矮星大氣中分子的運動（或稱都卜勒位移），結果表明當一個天體朝向地球時，另一個則遠離地球，反之亦然，因為這兩個天體互相環繞運行。這些歷時五個月的觀測結果顯示，這對現在稱為Gliese 229 Ba和Gliese 229 Bb的棕矮星，每隔12天就會互相繞行一圈，兩者之間的距離只有地球和月球間的距離的16倍，並且這對雙星每250年繞著一顆M矮星（比太陽更小、更紅的恆星）運行一圈。

這兩個互相旋轉的世界，半徑其實比木星還小，這對旋轉的天體是如何形成的仍然是個謎。有些理論認為，棕矮星對可能在圍繞形成恆星的盤狀物質中形成，圓盤會分裂成兩個棕矮星的種子，這些種子在近距離相遇後產生重力束縛。這些相同的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。未來，研究團隊希望利用一些儀器來尋找軌道更緊密的棕矮星雙星系統。相關研究成果發表於《nature》期刊上。（編譯／趙瑞青）

資料來源：Caltech