第52章 UGPS 0722褐矮星（1/2）

UGPS0722-0540：亚恒星世界里的寒冰荒漠

1.基本发现与特性概述

UGPSJ0.51-0.2（简称UGPS0722-0540）是一颗位于银河系盘面方向的极端低温褐矮星，距离地球约9.6光年（是已知最近的褐矮星之一）。它在2006年由英国UKIRT红外巡天（UKIDSS）首次识别，后续观测将其归类为T9型褐矮星——这是褐矮星分类中最冷的类型之一，表面温度仅475–525K（约200–250°C），比大多数褐矮星冷得多。

这颗天体的特殊之处在于：

极低质量（12–25倍木星质量），使其处于恒星和行星定义的模糊边界。

反照率极低（＜10%），几乎是一个，仅在红外波段显着发光。

自转速度异常快（\~5小时转一周），表明其可能经历过剧烈的引力收缩或外部扰动。

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2.物理特性与冷却机制

UGPS0722-0540的质量不足以触发氢聚变（需≥80倍木星质量），因此它本质上是一颗极冷的“失败恒星”，依靠残余的引力收缩能缓慢释放热量。

2.1内部结构与演化

核心温度：估算\~200,000K，但辐射到表面的能量极其微弱。

冷却年龄：约20–100亿年（模型存在争议）。

未来命运：最终会冷却到接近星际空间温度（\~50K），成为一颗近乎黑暗的幽灵天体。

2.2大气结构与分子组成

上层大气（＜1bar）：富含甲烷（CH?）和水蒸气（H?O）冰晶，形成厚重的不透明云层。

中层大气（1–30bar）：可能存在由氨冰（NH?）和硫化氢（H?S）组成的云层，影响其红外特征。

深层大气（＞30bar）：预计由高压氢（H?）和氦（He）组成，接近液态金属相。

由于温度极低，其红外光谱（1–5μ）呈现出强烈的甲烷吸收（3.3μ）和微弱的水蒸气特征（1.4μ、1.9μ）。

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3.观测历史与挑战

3.1发现历程

2006年：UKIDSS项目在近红外波段（JHK）发现异常暗弱的点源。

2008年：确认光谱为T9型褐矮星（当时最冷的已知褐矮星之一）。

2011–2013年：斯皮策空间望远镜（Spitzer）进一步测定其精确温度和化学成分。

2020年至今：JWST中红外光谱解析发现CO反常富集（挑战大气化学模型）。

3.2观测难点

极其暗弱：在光学波段完全不可见，J波段（1.25μ）视星等仅19.1等。

近距恒星干扰：因位于银道面附近，其辐射常被星际尘埃和背景恒星淹没。

光谱分析困难：低温褐矮星的大气模型仍不完善，部分分子特征难以解释（如PH?异常）。

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4.科学意义与未解之谜

4.1褐矮星-行星的模糊边界

UGPS0722-0540的质量（\~12–25M\_Jup）使它成为研究行星与褐矮星界限的关键样本，科学家仍在争论它是否应归类为“自由漂浮的行星”。

4.2能源机制反常

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