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如果这些棕矮星转得更快,他们会把自己撕裂的

如果这些棕矮星转得更快,他们会把自己撕裂的
2021年07月19日 16:41 新浪网 作者 天文在线

  天文学家发现了三颗棕矮星,它们比行星大,但不如恒星大,是目前已知自转速度最快的。这些棕矮星旋转的速度快得令人眼花缭乱,大约每小时旋转一次。

  这是一个很惊人的数字。这样想吧:它们的大小和木星差不多,但我们太阳系中的那颗巨大的行星每10小时自转一周。这些物体的自转速度要比木星快十倍。

  或者这样想:站在地球的赤道上,你会体验到由于地球自转速度约为每小时1700公里而产生的横向速度。站在其中一颗棕矮星的赤道上,你的移动速度大概是每小时375,000公里!

  令人惊讶!事实上,它们旋转得如此之快,以至于向外的离心力几乎等于向内的引力。换句话说,如果它们旋转得更快,它们真的会飞得四分五裂。

  我很喜欢这个惊人的现象。

  棕矮星是令人着迷的物体。它们有时被称为“失败的恒星”,我认为这是不公平的(谁能说它们不是真正成功的行星呢?)。它们像恒星一样形成,从星际气体和尘埃云中坍塌,但没有获得足够的质量来在其核心产生持续的核聚变(这就是恒星的定义)。它们最初形成时是热的,随着时间的推移慢慢冷却。

  一般说来,它们的质量范围大约是木星质量的13-75倍;任何质量低于木星的质量都更像行星,任何质量更大的都是恒星。然而,奇怪的是,一种物理学的异象使它们变得相当小。如果你给像木星这样的物体增加质量,它不会变大,而是变得更密集。因此,一颗巨大的棕矮星只比木星大,但比木星重得多,这使得它们的平均密度比铁还要大!所以说这些棕矮星非常奇怪。

  在某些方面,它们看起来像行星,在它们的高层大气中可能会有风暴。这些都可能是显眼的特征,当棕矮星旋转时,我们可以看到它进进出出于我们的视野中。现在,棕矮星离我们太远了,除了望远镜中的圆点外,我们看不到其他任何东西,但当一个亮点旋转进入视野时,我们看到矮星变得更亮,然后随着风暴旋转到远处,矮星又变暗了。因此,通过监测它们的亮度,我们可以确定它们的自转速度。

  当然,事情并没有那么简单。如果矮星两侧有两场风暴怎么办?如果我们认为它们是一场风暴,我们就会错误地计算出比实际速度快两倍的转速。

  为了验证这一点,天文学家拍摄了棕矮星的光谱。这会将光线分解成单独的波长(可以把它们想象成颜色)。大气中的一些原子和分子以非常特殊的颜色吸收和发射光,这些光在光谱中表现为一个凸起的光点或一个狭窄的凹陷。

  如果棕矮星快速旋转,这些特征就会由于多普勒效应而被抹去,也就是当物体靠近或远离我们时,光线会在波长上发生一点移动。当一个物体旋转时,它的一部分朝我们移动,另一部分移开,所以总体效果是拓宽了波长上的光谱特征。

  天文学家使用斯皮策太空望远镜检查了25颗亮棕色矮星,以寻找它们的各种属性。其中三个显示了惊人的旋转速度。如果想在家里就跟踪到它们,其名字分别是2MASS J04070752+1546457、2MASS J12195156+3128497和2MASS J03480772−6022270。但天文学家发现,棕矮星的自转周期(棕矮星的“天数”)分别为1.23、1.14和1.08小时。

  之前的记录是1.41小时,所以这些棕矮星是新的胜者。

  要注意的是,以公里/小时为单位测量的转速实际上可能更高!这个数字在一定程度上取决于它们相对于我们的倾斜程度;如果我们看到它们的极点更多,它们的实际速度甚至更高。

  由于它们的高旋转速度,它们离被自己撕裂还有多远?这就更难知道了。这取决于它们的质量和半径;它们越大,在给定的速度下产生的外力就越大,但它们的质量越大,它们的引力就越大,将身体拉向中心的难度就越大,从而抵消了旋转。尽管如此,科学家们发现,它们的旋转速度似乎只有分离所需速度的一半左右。太令人印象深刻了。

  事实上,当他们观察已知的棕矮星的自转速率时,似乎有一群棕矮星在这个最高速率附近。这可能是因为旋转较快的行星实际上确实会丢失物质,这会减缓它们的旋转速度。所以这可能是我们所见过的最快的褐矮星旋转。

  另一个影响是,旋转的物体会在赤道变得扁平,就像有人坐在沙滩球上一样。在木星和土星上可以很容易地看到这一点,事实上,由于自转,土星是太阳系中最扁平的物体;它穿过两极的体积大约比穿过赤道的体积小10%。通过计算,天文学家发现棕矮星大约被压平了5-8%。

  同样,令人印象深刻的是,考虑到它们的表面引力大约是地球的100倍。如果它们不旋转,站在赤道上我会重达7吨以上!但由于它们的旋转,我只能感觉到我的重量比现在略多一点(嗯,远低于7吨)。可能是两倍,所以还不错。

  那么,它们为什么旋转得如此之快呢?有可能它们出生时旋转速度很快,因为物质落到这些物体上,它们就会生长,从而增加它们的自转。也许在自转比例的这一端的行星与其他物体(其他棕矮星或行星)相撞并吸收了旋转它们的物体。很难说得清楚为什么。

  第一批棕矮星是在20世纪90年代才被发现的,我们仍在了解它们的基本性质。这反映在它们仍然可以给我们带来惊喜的事实上!我希望还有更多这样的惊喜等着我们去发现。在科学界,这通常是科学家们下注的方式。

  BY: syfy

  FY: 罗导

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