新疆域
                          FRONTIERS

[美]艾萨克·阿西莫夫  著
上海科技教育出版社 1999.12

扫描，校对：异调


宇宙学新疆域（FRONTIERS OF UNIVERSE），卞毓麟 何妙福  译

                     中介天体和短缺质量

    天文学家知道恒星的情况，也知道行星的情况，但他们现今忙着
寻找介于这两者之间的天体。这类天体显得太小了，不能作为恒星；
却又显得太大了，不能作为行星。这是些很难以捉摸的天体，然而它
们的存在——要是它们真的存在的话——会是非常重要的。

    当然，我们了解得最清楚的恒星便是我们的太阳，而我们也知道
最大的行星是木星。太阳的质量，即它含有的物质的数量，约为木星
质量的1000倍。

    太阳拥有如此大的质量，以至其核心的氢原子在非常高的温度下
破碎而挤压在一起，于是经历核聚变。由此释放出巨大的能量，这就
是为什么太阳会发光，而且几十亿年来一直在闪耀着。木星的确还不
够大，因而不能使其核心的原子挤压生热而引起核聚变。它是太冷了，
本身不能发光；只是由于它反射太阳光，我们才能看到它。

    当然，恒星大小不等。恒星越大，其核心产生的能量越多，因而
它显得越亮和越热。有些恒星的质量可达到太阳质量的大约60倍。另
一方面，比太阳小的恒星则更暗和更冷。有的恒星的质量可能只有太
阳质量的十分之一。

    我们所见的最小恒星是仅仅红热的恒星，因此被称为“红矮星”。
它们显得太暗了，在远距离处我们看不到它们，所以只有当它们离我
们没有多少光年远时，才能进行彻底的研究。最小的红矮星的质量可
能仅为木星质量的100倍左右。

    如果一颗红矮星显得如此之小，以至它简直不能产生足够的热量
使它本身发出任何可见光的话，那么它也许可称为“黑矮星”。木星
也许可看作这样的一颗黑矮星。地球以及我们所知的所有其他行星也
许都可这样认为。

    但如在太空里形成的天体的质量比木星质量大，而比红矮星的质
量小——比如说为木星质量的10—80倍的话，情况将会怎么样呢？它
们的质量还不足以产生氢聚变，因而不能像恒星、即使像一颗暗星那
样发光。另一方面，它们的质量也许大到足以引起与寻常氢聚变不同
的某些形式的核反应。要不然它们的引力也许大到足以全靠自身把它
们加热到能辐射少量能量的程度。

    此类中介天体可能会产生很暗的红光。它们或许也会产生大量我
们眼睛所不能见而仪器能测出的低能量红外光。此类天体不该十分暗，
所以现被称为“棕矮星”（这是个拙劣的名字，因为它们实际不呈棕
色；它们应更恰当地称为“红外矮星”）。

    较小的恒星比之于大恒星显得更普通。大质量恒星是很少的，即
使像太阳那样中等大小的恒星在数量上也相对较少。所有亮得足以发
光的恒星中至少有四分之三属红矮星。由此可见，更小的棕矮星确实
应是很普通的。

    如果是这样，这就很重要。天文学家多年来已经知道星系似乎具
有比由我们在其中看到的恒星所能说明的质量大得多的质量，这便叫
作“短缺质量之谜”。然而，如果每个星系（包括我们自己的银河系）
拥有大量我们不可见的棕矮星的话，这便能说明，要不是全部，至少
部分的短缺质量。这种附加质量的证实便会加强我们关于宇宙未来发
展和最终命运的理论。

    另一方面，有可能恒星形成的机制使得其质量为木星质量的10～
80倍的天体无法形成。假使那样的话，要解释短缺质量之谜便变得困
难得多。正是因为这个原因，天文学家正寻找着棕矮星存在的任何迹
象。近年来，已有棕矮星的报道，但迄今为止，这些报道都被证明是
有些言之过早。

    看来最适合查看的地方应是比较靠近目前正在积极形成恒星的天
区，在那里也许能探测到新的年轻恒星。其中有些天体可能足够小而
成为棕矮星。在金牛座有这样一个区域，而今年初，纽约罗彻斯特大
学以威廉·福里斯特（William Forrest）为首的天文学家小组报道了
已在那里探测到可能是棕矮星的天体。

    这些天体发出长波辐射，可以为仪器测量到，而且它们似乎不绕
普通恒星旋转，因此它们不是反射恒星辐射的行星。它们是独立的天
体。福里斯特估算这些棕矮星的质量可能为木星质量的5～15倍。而且，
鉴于在一个微小的天区里就发现七个这类天体的事实，他估计在这个
区域对每一颗普通恒星来说可能至少有100颗棕矮星。要是这一点被证
实，同时要是认为在别的天区也是如此的话，那么短缺质量之谜或许
已经解决了。