第52章 UGPS 0722褐矮星（1/2）

ugps 0722-0540：亚恒星世界里的寒冰荒漠

1. 基本发现与特性概述

ugps j0.51-0.2（简称ugps 0722-0540）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

ugps 0722-0540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 \\~200,000 k，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（＜1 bar）：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（1–30 bar）：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（＞30 bar）：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（1–5μm） 呈现出强烈的甲烷吸收（3.3μm）和微弱的水蒸气特征（1.4μm、1.9μm）。

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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（1.25μm）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

ugps 0722-0540的质量（\\~12–25 m\\_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