格利澤229b褐矮星）
·描述：首批直接成像的褐矮星之一
·身份：圍繞紅矮星格利澤229運行的褐矮星，距離地球約19光年
·關鍵事實：其光譜中檢測到甲烷吸收線，明確證實了其低溫的褐矮星性質，介於行星與恒星之間。
第一篇：19光年的“半成品恒星”——格利澤229b的甲烷密碼與宇宙身份之謎
2027年夏夜，夏威夷莫納克亞山頂的凱克天文台穹頂緩緩開啟，32歲的天文學家蘇晴裹著厚重的羽絨服，盯著控製室屏幕上跳動的紅外光譜曲線。海拔4200米的空氣稀薄而清冷，頭頂的銀河像被打翻的鑽石盒，而她的目光死死鎖在麒麟座方向——那裡有一顆代號格利澤229的紅矮星，正用它19光年外的“微光”，講述著一個關於“失敗恒星”的宇宙故事。
“蘇姐，你看這個！”實習生阿哲舉著平板衝進來，屏幕上是一組哈勃太空望遠鏡的紅外圖像，“格利澤229旁邊有個‘小不點’，亮度隻有主星的萬分之一，但光譜裡有個奇怪的吸收線——像被剪刀剪斷的彩虹！”
蘇晴的心臟猛地一跳。那條“被剪斷的彩虹”，正是甲烷氣體的特征吸收線——在低溫天體中，甲烷會吸收特定波長的紅外光，在光譜上留下獨特的“缺口”。而能讓甲烷穩定存在的天體，溫度必須低於1300c比燒紅的鐵塊還涼），這意味著它不可能是恒星恒星核心溫度至少千萬度），也不像氣態巨行星如木星，溫度雖低卻遠在太陽係邊緣）。
“這或許是褐矮星，”蘇晴輕聲說，指尖劃過屏幕上的坐標，“19光年外的‘半成品恒星’，我們終於看清它的臉了。”
一、從“神秘伴星”到“褐矮星”：30年觀測的曲折路
格利澤229b的故事，要從1990年代的一場“身份誤會”說起。
1994年，天文學家在搜尋係外行星時，用凱克望遠鏡首次在格利澤229周圍發現了一個“神秘伴星”。當時的觀測數據顯示：它距離主星約44個天文單位au，地球到太陽的距離），質量約為木星的2050倍，亮度極低，表麵溫度推測在900c左右。“一開始我們都以為它是顆大行星，”蘇晴的導師、65歲的陳教授回憶道，“畢竟它繞紅矮星轉，質量又比木星大，符合‘超級木星’的特征。”
但後續的紅外光譜觀測打破了這個假設。1995年，天文學家在它的光譜中檢測到強烈的甲烷吸收線——這在行星中極其罕見木星大氣雖有甲烷，但含量低且光譜信號弱），反而常見於低溫恒星或棕矮星當時尚未確認的“中間天體”）。“就像在沙漠裡發現了魚鱗，”陳教授比喻，“甲烷的出現，暗示它要麼是個‘冷得反常的恒星’，要麼是個‘熱得不正常的行星’。”
真正的轉折發生在1996年。歐洲南方天文台的甚大望遠鏡vt）用自適應光學技術拍到了它的直接圖像——一個模糊的暗紅色光斑，與主星格利澤229清晰分離。“直接成像意味著它不是行星行星通常因太靠近主星而無法直接拍攝），”蘇晴指著檔案裡的老照片，“但它的質量又不足以點燃核心的氫聚變恒星的‘點火門檻’是木星的80倍）——它卡在了行星和恒星之間的‘灰色地帶’。”
這個“灰色地帶”的天體，後來被命名為“褐矮星”brondarf），意為“棕色的矮星”因低溫呈暗紅色，類似棕色）。格利澤229b作為首批直接成像的褐矮星之一，從此成為天文學界的“明星樣本”，而那條甲烷吸收線，就是它“低溫身份”的鐵證。
二、甲烷的“宇宙指紋”：低溫世界的無聲宣言
蘇晴團隊2027年的觀測，正是為了驗證這條“甲烷指紋”的秘密。他們用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡jst）的近紅外光譜儀，對格利澤229b進行了長達72小時的連續掃描，獲得了比1995年清晰100倍的光譜數據。
“你看這個吸收峰，”蘇晴在組會上放大光譜圖，“波長3.3微米處的凹陷，深度是木星的5倍——這說明它大氣中的甲烷濃度至少是木星的5倍！”阿哲湊近屏幕，光譜曲線像一條起伏的山脈，3.3微米處的“山穀”格外深邃，“這麼高的甲烷含量，隻有在溫度低於1000c的環境中才能穩定存在，就像冬天的湖麵結冰，甲烷分子‘凍’在了大氣裡。”
為了更直觀，團隊用計算機模擬了格利澤229b的大氣成分：75氫、24氦、1甲烷，還有微量水蒸氣和氨。這個配方與木星相似，但甲烷比例高出太多——木星因距離太陽近5.2au），大氣溫度較高約145c），甲烷難以大量聚集；而格利澤229b距離主星44au比海王星到太陽還遠），接收到的熱量極少，表麵溫度僅約950c比煉鋼爐的火焰還涼），甲烷得以“安居樂業”。
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“甲烷就像它的‘身份證’，”蘇晴對公眾科普時說，“如果看到光譜裡有這條‘甲烷線’，基本就能斷定：這是個低溫的‘半成品恒星’，或者叫褐矮星。”
三、“失敗的恒星”：宇宙裡的“沒點燃的爐子”
為什麼格利澤229b沒能成為恒星？答案藏在“質量”這個關鍵詞裡。
恒星的“點火”需要核心溫度達到1000萬c，這需要足夠的質量產生的引力擠壓——至少要達到木星的80倍約0.08倍太陽質量）。格利澤229b的質量約40倍木星0.038倍太陽質量），距離“點火門檻”差了一半。“就像你試圖用打火機點燃濕木頭，”陳教授打比方，“燃料氫）夠，但壓力質量）不足，火苗剛冒頭就滅了。”
這種“沒點燃的爐子”，在宇宙中並不罕見。天文學家估計，銀河係中褐矮星的數量可能是恒星的2倍——它們像散落的“宇宙半成品”，在星際空間裡默默冷卻。格利澤229b的特殊之處在於，它是人類最早“看清”的褐矮星之一，讓我們得以研究這類“失敗恒星”的真實麵貌。
“它像個沒長大的太陽寶寶，”蘇晴在日記裡寫，“出生時攢了足夠的氫，卻因為體重太輕，永遠點不著核心的‘氫聚變反應堆’。於是它隻能慢慢冷卻，像一塊燒紅的煤，從暗紅色變成深褐色，最後變成冰冷的‘宇宙石頭’。”
這種“冷卻過程”留下了清晰的觀測證據。格利澤229b的表麵溫度比1995年首次觀測時降低了50c——它仍在以每秒萬億焦耳的速度向外輻射熱量，逐漸走向“死亡”褐矮星的最終歸宿是冰冷的黑矮星，但目前宇宙年齡還不夠長，尚未出現）。
四、19光年的“鄰居”：格利澤229家族的日常
格利澤229b並非孤獨的“半成品”，它有一個“紅矮星媽媽”——格利澤229。這顆型紅矮星質量僅為太陽的0.45倍，表麵溫度3200c，亮度不到太陽的1，是宇宙中最常見的恒星類型占銀河係恒星總數的70）。
“這對‘母子’的關係很特彆，”蘇晴展示軌道模擬圖，“格利澤229b繞主星公轉一周需要230年，軌道偏心率0.1接近圓形），就像地球繞太陽轉，但距離遠得多44auvs1au）。”這種穩定的軌道，讓格利澤229b避免了被主星“吞噬”的命運許多近距離褐矮星會因潮汐力被恒星撕碎）。
觀測中還有一個有趣的發現：格利澤229b的自轉周期約10小時，比木星10小時）還快，卻比大多數褐矮星1520小時）快。“它可能在形成初期經曆過劇烈的‘收縮’，”阿哲分析，“就像滑冰運動員收緊手臂轉得更快，質量向核心集中時，自轉也會加速。”
這種快速自轉讓它的形狀略顯扁平赤道比兩極寬5），大氣中還可能出現“雲帶”——類似木星的彩色條紋，但由硫化物顆粒而非氨冰組成。“如果有一天我們能派飛船去，會看到一個暗紅色的球體，表麵飄著灰黑色的雲帶，偶爾有甲烷風暴呼嘯而過，”蘇晴想象著，“那裡沒有陽光主星的光芒比滿月還弱），卻有自己的‘天氣係統’。”
五、“宇宙橋梁”的意義：連接行星與恒星的紐帶
格利澤229b為何讓天文學家如此著迷？因為它是連接行星與恒星的“活化石”。
“以前我們認為行星和恒星是兩個完全不同的世界，”陳教授在學術會議上說，“但褐矮星告訴我們：宇宙中存在一個連續的‘質量譜係’——從最小的行星如地球），到氣態巨行星木星），再到褐矮星格利澤229b），最後是恒星太陽）。它們之間的界限並非涇渭分明，而是漸變的。”
這種“橋梁”意義在尋找係外生命時尤為重要。如果褐矮星周圍能形成行星理論上是可能的），那麼這些行星可能處於“宜居帶”距離褐矮星不遠不近，溫度適宜液態水存在），成為生命的潛在家園。“格利澤229b的低溫大氣或許不適合生命，但它證明了‘中間天體’也能擁有自己的‘小世界’，”蘇晴望著麒麟座的方向，“宇宙的生命劇本，可能比我們想象的更豐富。”
此刻，莫納克亞山的星空格外澄澈。蘇晴知道，19光年外的格利澤229b仍在旋轉：紅矮星媽媽散發著微弱的光芒，褐矮星“孩子”拖著甲烷大氣的“鬥篷”，在冰冷的軌道上默默冷卻。它的光譜裡，那條甲烷吸收線像一句無聲的宣言：“我雖未成為恒星，卻以自己的方式，照亮了宇宙的‘灰色地帶’。”
山風掠過觀測站的欄杆，吹動著桌上的光譜圖。最新一頁寫著：“格利澤229b，麒麟座的‘半成品恒星’。它用甲烷指紋證明低溫，用失敗的點火訴說宇宙的質量法則——在行星與恒星之間，還有無數個‘未完成的故事’，等待我們去閱讀。”
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第二篇：19光年的“甲烷雲圖”——格利澤229b的大氣劇場與宇宙身份再探
2030年深秋，夏威夷莫納克亞山的夜空格外通透。蘇晴裹著加厚的防風外套，站在凱克天文台新落成的“下一代自適應光學係統”na）控製室裡，指尖在全息操作界麵上滑動。屏幕上，格利澤229b的紅外圖像正以0.01角秒的分辨率實時刷新——這是人類首次看清這顆19光年外“半成品恒星”的“臉”：暗紅色球體表麵，幾縷灰黑色的雲帶像宇宙毛筆揮就的草書，在甲烷大氣的“畫布”上緩緩流動。“它‘活’了！”實習生小林突然喊出聲，“你看這個雲帶，比三年前寬了30！”
蘇晴的呼吸一滯。三年前，她用韋伯望遠鏡確認了格利澤229b的甲烷“身份證”；如今，這顆褐矮星的大氣劇場正上演著更精彩的“劇目”——雲層變幻、風暴湧動、甚至可能有未知分子在“幕後”悄然登場。19光年的距離，讓這場“宇宙戲劇”的每個細節，都成為改寫“行星恒星橋梁”認知的關鍵線索。
一、韋伯的“分子探針”：甲烷之外的“隱形觀眾”
格利澤229b的大氣成分，遠比第1篇幅揭示的更複雜。2027年，蘇晴團隊用韋伯望遠鏡的近紅外光譜儀nirspec）捕捉到甲烷吸收線；2030年，他們升級了觀測方案，用中紅外儀器iri）掃描更寬波段，意外發現了兩條新的“光譜指紋”：波長5.3微米的凹陷水蒸氣吸收）和6.1微米的凸起氨分子發射線）。