第54章 卢曼16AB棕矮星（1/2）

卢曼16ab：太阳系后院的神秘双棕矮星系统

1. 系统的发现与基本概况

卢曼16ab（正式编号wise j.57-.1）是2013年由美国天文学家凯文·卢曼（kevin luhman）通过分析wise（广域红外巡天探测器）数据发现的双棕矮星系统。这个系统的发现具有里程碑意义，因为它被证实是继半人马座a星和巴纳德星之后，距离太阳第三近的恒星（或亚恒星）系统，距离仅约6.516光年。

该系统的组成包括两个相互绕转的褐矮星：

卢曼16a：光谱型l7.5，质量约35±3木星质量

卢曼16b：光谱型t0.5，质量约28±2木星质量

两星之间的平均距离约为3.5天文单位（约5.2亿公里），轨道周期约为27年，离心率0.35，显示出明显的椭圆轨道特征。

2. 主星卢曼16a的物理特性

卢曼16a作为系统中质量较大的成员，展现出典型的晚期l型棕矮星特征：

有效温度：1,350±50k

半径：约0.09太阳半径（接近木星大小）

光度：约0.00002太阳光度

自转速度：v sin i ≈ 5.5 km\/s

其光谱中最显着的特征是：

强烈的碱金属谱线（na i、k i）

气态氧化钛（tio）和一氧化碳（co）的吸收

甲烷（ch4）吸收开始出现但不显着

水蒸气（h2o）的多条吸收带

卢曼16a的大气模型显示其存在复杂的多层次云结构，上层大气中可能含有硫化铁（fes）和硅酸盐（如mgsio3）颗粒组成的云层。

3. 伴星卢曼16b的物理特性

卢曼16b作为温度较低、质量较小的伴星，呈现出从l型向t型过渡的独特光谱特征：

有效温度：1,250±50k

半径：约0.1太阳半径

光度：约0.000015太阳光度

自转速度：v sin i ≈ 6.5 km\/s

其光谱中最显着的变化是：

甲烷吸收显着增强

碱金属谱线变得更窄且更深

一氧化碳吸收减弱

出现微弱的氨（nh3）吸收

特别引人注目的是，卢曼16b的大气展现出剧烈的天气变化。2013年nasa的哈勃太空望远镜观测到其表面亮度分布随时间变化，最可能的解释是大型风暴系统的形成和消散。

4. 系统的轨道动力学与形成

卢曼16ab的轨道参数对于理解低质量双星系统的形成演化至关重要：

4.1 运动学特征

系统质心的自行运动：约3.2\/年

相对太阳的空间速度：约21 km\/s

银河系轨道属于薄盘星族

估计年龄：1-8亿年（年轻到中年）

4.2 轨道动力学

轨道半长轴：3.5±0.3天文单位

轨道周期：27±1年

轨道离心率：0.35±0.03

轨道倾角：79°±5°（近侧向）

4.3 形成机制争议

这么年轻而紧凑的双棕矮星系统挑战了现有的恒星形成理论：

直接坍缩模型面临碎片尺度的困难

核心碎裂理论需要特定的角动量分布