褐矮星的梦想是成为一颗恒星，它这辈子还能实现吗？

作为竞争的失败者，褐矮星还有机会成为真正的恒星吗~

距离地球最近的褐矮星双星系统Luhman 16。Janella Williams
宇宙中有数不清的恒星，与此同时也有数不清的褐矮星。它们是恒星地位争夺赛中的loser，由于没有得到足够多的物质，而失去了通过氢的聚变把质量转化成能量的机会。
星云物质的大部分其实并没有机会变成恒星，而是成为了小块的气体云、小行星、类地行星、气体巨行星和褐矮星。褐矮星内部其实也不是死寂的，而是会发生稀有同位素核聚变，但产出的能量很少，没有办法让它成为一颗夺目的明星。
恒星内核核聚变的触发需要很多条件，比如温度。要让氢聚变成氦，温度至少需要400万K。孕育恒星的星云温度却很低，几乎只有几十K。引力使得气体云收缩，分子运动速度加快，温度逐渐升高。分子密度变大后，热量就会被圈禁在气体内部。

猎户座，拥有大片的分子云和从中诞生的恒星。Rogelio Bernal Andreo
如果物质聚集量很大，那么内部温度就有机会突破100万K。这个温度虽还不足以让氢聚变成氦，但会触发一种非常特殊的聚变反应——氘聚变。氘是氢的稀有同位素，约占宇宙氢总量的0.002%。氘的原子核比氢多一个中子。在此温度下，氘核能够和质子——也就是氢核——发生聚变，聚变的产物是氦3——一种不常见的氦同位素。
聚变必然会释放出能量。虽然没有恒星聚变释放得那么多，却足以支撑起物质团块内部，使其不致继续收缩，进而避免了核心温度过早突破400万K的大关。许多大质量恒星就是这样形成的——它们在这种情形下获得了充分的时间，攫取了更多的物质。之所以说400万K是个坎，是因为一旦氢核发生聚变，释放出的巨大能量会阻止物质继续积累。没有氘聚变，也就没有大质量恒星；没有氘聚变，宇宙中最大的恒星质量最多不会超过太阳的3倍。而事实上，质量达到太阳几百倍的巨星比比皆是。
要成为一颗恒星，要使其内部温度达到400万K，那么其质量最少需要达到太阳的7%左右。而成为一颗褐矮星，则无需那么多。

Luhman 16是一对由褐矮星组成的双星。NASA
正如宇宙中存在着大量的双星一样，宇宙中也存在着大量以双星方式存在的褐矮星。距离地球最近的褐矮星Luhman 16就是一对双星。它们两个之间的距离大约是地球和太阳间距离的三倍左右，而它们的质量加起来绝对超过太阳的7%。也就是说，如果它们合并，那么就会变成一颗真正的恒星。实际上，任何褐矮星只要获得额外的物质，使其质量突破氢聚变的下限，那么它就会变成恒星。
双星的合并通常需要外因的促成，而这样的机会是有限的。稳定的双星虽然会因引力而发生轨道衰减，但如果因此而发生合并，却要经历极为漫长的过程，远远超出于宇宙当前的年龄。除了极端个例，按照概率来看，每10^18年中——相当于当前宇宙年龄的1亿倍——才有1%的褐矮星有此幸运。
但事实上，这个概率可能会高一点。天体虽然是有限的，但其势力范围却要大得多。比如地球是一个有限的圆球，但当太阳耀斑横扫地球轨道时，地球的外层大气分子却可以在背朝太阳的方向伸展出几百万公里。最近的观测结果表明，褐矮星也有类似于耀斑的辐射爆发现象。因此正如低轨道上的人造卫星最终会坠落一样，在星际气体中穿行的褐矮星轨道也会因受到阻力而加速衰减，褐矮星之间会加速靠近。假如两颗褐矮星之间的距离相当于水星和太阳，那么这种效应就会更加明显。

组成Luhman 16双星的两颗褐矮星在不同时间点上所处的位置。ESA
褐矮星内核中的氘一旦燃尽，它就会逐渐冷却。但是即便如此，一旦它们之间发生合并，撞击产生的能量仍会产生足够高的温度和压力，使其内核再次燃烧。它们合并后很可能会产生一颗质量极小、寿命极长的红矮星。这类红矮星的寿命可以超过10万亿年。褐矮星一旦被点燃，那么它很可能会在遥远的未来，成为星系中唯一一种仍在发光的恒星。
这类由褐矮星点燃制造出来的红矮星极为有趣。它内核中的氢会通过聚变变成氦4，而它的内核物质会通过对流与外层发生交换。因此氢燃料的利用十分高效，几乎可以达到100%。最终，这类红矮星的成份会变成纯粹的氦4。由于质量太小，氦4无法被再次点燃，因此它的遗骸会慢慢收缩，变成一种当前宇宙中可能尚不存在的天体——氦白矮星。
不过宇宙中的大部分褐矮星是没有机会绝地反击，成为一颗真正的恒星的，因为褐矮星的合并概率实在太小了。但是那些极少数的幸运者，却有机会成为一盏能够照亮末日黑暗的明灯。

从道理上说是可以的。
褐矮星是一类质量介于恒星与行星之间，成分构成类似恒星，但质量不够大，不足以在核心点燃聚变反应的气态天体。
褐矮星被称为“失败的恒星”，它由于质量不足无法成为燃烧的恒星，但其质量仍远大于太阳系最大的行星木星。从目前观测看，已发现的褐矮星的质量在木星质量的15－50倍（木星质量大约是太阳质量的0.1%），即，褐矮星的质量是太阳质量的1.5%－5%。而现在的恒星理论认为，当一个以氢和氦为主的气态天体的质量达到太阳质量的10%时，就可以引发氢核聚变的反应，成为一颗真正的恒星。所以，如果两到三颗大质量的褐矮星（比如质量是木星质量的50倍左右），或几颗质量更小一些的褐矮星以较慢的速度相撞，就有可能融合起来，并成为一颗真正的恒星。
以较快的速度相撞就有问题了，有可能都被撞碎了，或者相当一部分质量借助碰撞能量跑掉了，而部分合并的质量达不到太阳质量的10%，就还是一颗褐矮星，只不过质量大了一些，成不了一颗真正的恒星了。
不过可能肯定，在宇宙中，这样的机会几乎没有可能发生。

“光明可以战胜黑暗，黑暗还是无法征服光明。”——唐纳德·L·希克斯

在白天，地球上的万物有太阳的滋养；在夜晚，天空也并非一片黑暗，而是挂满了繁星。在宇宙中，无论我们朝哪个方向看，最终都会看到一丝光明。但是宇宙中的恒星最终都会熄灭，只会留下不发出任何可见光的黑矮星（宇宙目前不存在）。虽然黑暗最终会占据上风，但这至少需要数万亿年的时间。

但是问题又来了：我们知道宇宙中还存在“失败的恒星”褐矮星，它们也有双星系统，例如：距离我们大约6光年的Luhman 16，就是一个双褐矮星系统，如果在未来双褐矮星的轨道发生衰减合并，会不会形成一颗红矮星？如果是这样的话，宇宙在未来仍然会有恒星。

未来我们能看到的恒星和星系会越来越少

今天，我们利用现有最好的设备去观察宇宙，很容易会得出这样的结论，宇宙中的“物质”貌似是无限的。因为我们看得越久、看的越远，就会看到越来越多的星系！

无论我们看向天空的任何方向：

• 在银河系的中心，
• 在星云或星团的中心，
• 在我们的银河系之外，
• 或者即使在一个看起来完全空旷的空白区域，

我们都会发现大量的发光物体。当然，这些发光物体中要么是单个恒星、要么是恒星的集合、要么是星系或星系团。

但是，尽管我们星系中大约有4000亿颗恒星，可观测宇宙中至少有2000亿个星系（这是个下限值），但在未来我们所能看到的星光会越来越少，而不是越来越多。

为什么会这样呢？其有两个原因，一个影响着最远的光源，另一个影响着最近的光源。

• 宇宙由暗能量主导。

我们已经通过三条独立、互不相干的测量方式（宇宙微波背景线、遥远的Ia型超新星和重子声学振荡）确定物质不是我们宇宙中能量的主要形式。相反，组成我们的普通物质和大约五倍于我们的暗物质只占目前总能量的三分之一，其他三分之二是一种新形式的能量，也就是空间本身固有的暗能量。

大约60亿年前，当暗能量主导宇宙膨胀时，距离我们遥远的星系开始以比以前更快的速度远离我们。随着时间的推移，这些星系离我们越来越远，它们今天发出的光在未来的任何时刻都无法到达我们，这是因为在暗能量的作用下空间呈指数级的快速膨胀。

就目前的情况来看，在大约1000亿到1500亿年后，我们所在的星系群（仙女座星系、银河系、三角座星系、麦哲伦星云以及大约40到50个其他矮星系）将会在很长一段时间内融合成一个巨大的椭圆星系。由于暗能量的存在，所有其他的外星系都将加速远离我们，以至于我们再也看不到任何外星系。但在我们的新家园，“银河仙女巨型椭圆星系”（Milkdromeda）中，我们仍然拥有大量的恒星。

但这些恒星只会存在有限的时间，因为…

• 宇宙正在缓慢的消耗恒星的燃料。

现在宇宙中恒星的形成率比以往任何时候都要低：只有数十亿年前峰值的3%。当银河系和仙女座星系合并时，会发生一个恒星形成爆发期（称为星爆星系），但在这之后，恒星形成的速度会急剧下降。

大多数质量较大的恒星将变成超新星，而质量较小、类似太阳的恒星将在行星状星云中吹散外层，而它们的核心则收缩形成白矮星。随着时间的推移，这些超新星和行星状星云会释放出大量未燃尽的燃料（氢和氦），因此，新的恒星将能够在数万亿年的时间里继续形成。然而，恒星的形成速度应该会继续下降，因此从现在开始的数万亿年后，从气体云中形成哪怕是一颗恒星都将是极其罕见的事件。

宇宙中还有大量的“失败恒星”

有一点我们需要考虑：质量最小的恒星其寿命最长。真正的恒星与“失败的恒星”（或褐矮星）之间的分界线在于，它的核心是否能将氢聚变为氦，这需要核心温度至少在400万摄氏度左右。其质量需要大约7.5- 8%的太阳质量，这就代表了褐矮星和红矮星之间的那条线分界线。最低质量的红矮星消耗完自身的燃料需要约20万亿年的时间，寿命比任何其他恒星都要长，就算现在的宇宙年龄在其面前也只能望其项背。

此外，红矮星有最简单的命运：红矮星不是死于灾难性的超新星，也不是在行星状星云中吹散其外层，而是可以将它们100%的氢转化为氦，最终收缩形成氦白矮星。

宇宙中种类最多的恒星是m类恒星，或者说红矮星，大约每4颗恒星中就有3颗属于这一类。考虑到这一点，再加上所有的类太阳恒星将会变成红巨星，脱离外层，变成碳氧白矮星，我们可能会认为，在大约100万亿（10^14）年后，将只剩下白矮星散布在宇宙空间中。

这些白矮星会在大约1 - 10千万亿（10^15或10^16）年内保持“白色”，直到冷却到（通过凯尔文-亥姆霍兹机制）不再发出任何波段的光线，变成黑矮星。这时我们可能会想，这大概就是我们在宇宙中能看到任何光线最后的时间。剩下的就是一片黑暗。

但是近些年我们通过WISE的红外线调查，发现宇宙中除了我们所知道的所有恒星类型外，还有大量的介于气态巨行星和质量最小恒星之间的“失败恒星”。如果我们观察离地球最近的恒星系统，就会发现一个褐矮星双星系统！就像两颗红色的低质量恒星可以合并成一颗更蓝、质量更高的恒星一样，两颗低于燃烧氢质量阈值的褐矮星也可以合并成一颗真正的恒星！

两个褐矮星组成了Luhman 16

那么最大的问题是，它们何时会合并以及还有其他哪些因素可能会改变它们的命运？

由于引力辐射驱动轨道衰变，Luhman 16的褐矮星将需要大约10^60到10^150年的时间螺旋进入彼此并发生合并。据估计，这两个天体的质量约为太阳质量的4%，因此，当它们合并时就会形成一颗真正的恒星。

但是还有另外两件事可能会使得这个特殊系统的命运发生变化。

• 恒星逃离

如果这两颗恒星处于完全孤立的状态，它们最终结果只会螺旋地相互靠近并且合并。但恒星大部分时间都生活在一个由一万亿颗（或更多）恒星和恒星尸体组成的星系中。有些时候，一颗恒星会非常频繁地从这些褐矮星的其中一颗（或两颗）的旁边经过，而每一次的擦肩而过都有机会与其中一颗褐矮星更紧密地结合在一起，并把另外一个褐矮星从系统中踢出去！使得恒星发生逃离，这就是速逃星。

当然，这种情况十分罕见，但只要有足够的时间，即使不可能的事情也会发生。像这样的事件平均发生的时间尺度大约为10^18年。

• 天体可以碰撞，产生壮观的结果！

根据碰撞的情况，可能会发生以下几种情况：如果两颗中子星相撞，就会产生黑洞和伽马射线暴。如果两颗重（碳氧）白矮星相撞，就会产生Ia型超新星。如果两颗轻（氦）白矮星相撞，它们将点燃氦聚变，产生一颗红巨星。如果两个褐矮星相撞，它们要么产生一个更大质量的褐矮星，要么产生一个新的m级红矮星。这样的事件平均事件尺度为10^21年。

所以，除非两颗褐矮星轨道非常接近（从尺度上看，小于水星到太阳的轨道）才能避免另一颗发生逃逸，否则即使是在遥远的未来，两颗褐矮星也不会发生合并。

但只要褐矮星没有被驱逐出去，就有可能与其他天体相撞。考虑到宇宙中既会有氦白矮星碰撞和合并，也会有大量褐矮星碰撞和合并的时间尺度为10^21年，我们有理由假设，即使在最后的恒星燃烧殆尽之后，我们也会在遥远的未来看到偶尔出现的、罕见的新恒星。

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江都市19396134188： 为什么说褐矮星不算恒星 - ？
五卖骨肽： 褐矮星是质量介于最小恒星与最大行星之间的天体.恒星是依靠内部核聚变反应发光发热的气态天体.褐矮星的构成成分与恒星类似,主要成分也是氢和氦,也是气态天体,但质量不够大,不足以在核心点燃聚变反应的气态天体.其质量在恒星与行星之间.和恒星类似,褐矮星是由高浓度气体构成的,但由于其本身的质量不足,无法像恒星那样完成氢的核聚变并产生能量.由于没有核聚变,褐矮星的表面温度不会超过3000K,但也能发出微弱的光来,只不过发光发热的机制与恒星完全不同.所以说,褐矮星是“失败的恒星”.

江都市19396134188： 褐矮星有望形成新恒星? - ？
五卖骨肽： 褐矮星本身是亚恒星.本身质量不够,如果质量,气体等元素都完全满足,应该不用撞就差不多了. 说的有点逆生长的意思. 褐矮星也好,黑矮星也好,红矮星也好,感觉应该还是在整体星云的质量平衡下,依然是只有重量的恒星吧. 我觉得相撞后,融为一体,有可能成为新的恒星, 周围平衡也会被迅速打破, 可能会吸引更多的安静的亚恒星撞在一起,重组空间, 有一部分成为卫星

江都市19396134188： 太阳爆炸会怎样 木星会变成太阳吗 - ？
五卖骨肽： 现在太阳处于恒星最稳定的时期叫主序星期,会比较稳定的发光发热,再过大约40~50亿年以后,随着太阳内部能量的消耗太阳会逐渐转换到红巨星期,太阳会逐渐膨胀变大并且变红,变成一颗红巨星.从地球上看来就是太阳越来越大、越来越...

江都市19396134188： 褐矮星是怎么形成的? - ？
五卖骨肽： 褐矮星一般认为鉴于小恒星与大行星之间的流产的恒星,如果它的基本物质与我们的太阳是一样的,即它就是在诞生过程中断了“奶”的结果.在银河系里的恒星基本物质是一样的,每颗恒星的成长都是吸附云状物质一点一点长大的.我们就...

江都市19396134188： 叙述恒星的一生?写下来? - ？
五卖骨肽： 举个例子吧 从太阳的诞生开始说起,本来在太阳诞生前,我们的太阳系还是一片星云,而在几百万年甚至更长更长的时间里,星云因为万有引力,与熵的不平衡性(就是温度不一样,能量不一样,热气流会往冷的地方流,而密度高的会往密度...

江都市19396134188： 如果太阳变为红巨星又不能把木星、土星、天王星、海王星吞掉那他们能不能逃出太阳系?成为流浪星? - ？
五卖骨肽： 首先答案是不一定的,当太阳变成红巨星以后地球应该不能幸免,但是火星以外的行星包括火星是可以幸存的,因为此时的太阳由于引力减小,行星的轨道都会外移,从而避免被吞噬.到最后等太阳将外壳抛尽以后,别忘了他还有一颗密度极大...

江都市19396134188： 讲解以下什么是黑矮星 - ？
五卖骨肽： 黑矮星 (Black dwarf) 是类似太阳大小的白矮星继续演变的产物,其表面温度下降,停止发光发热.由于一颗恒星由形成至演变为黑矮星的生命周期比宇宙的年龄还要长,因此现时的宇宙并没有任何黑矮星. 假如现时的宇宙有黑矮星存在的话,侦测它们的难度也极高.因为它们已停止放出辐射,纵使有也是极微量,且多被宇宙微波背景辐射所遮盖,因此侦测的方法只有使用重力侦测,但此方法对於质量较少的星效用不大. 和褐矮星不同的是,褐矮星质量太少,其重力不足以把氢原子产生核聚变,黑矮星由于有足够质量,在它们主序星的年代能够发光发热.

江都市19396134188： 温度最低的恒星? - ？
五卖骨肽：褐矮星的温度是非常低的,被称为“失败的恒星”,但还有比它更低的温度,Y型矮星,是发现的最冷级别的星体,其温度基本和人体温度持平,温度最低的一颗还低于25摄氏度,它们距离太阳不足40光年.其中名为WISE 1828+2650的褐矮星是目前世界最冷褐矮星记录的保持者,新发现的最冷Y型褐矮星就是由哈勃太空望远镜发现的,研究人员基于其光谱特性的改变,确认了这颗星体,表明它具有很低的大气温度.

江都市19396134188： 恒星的一生是怎样度过的? - ？
五卖骨肽： 以太阳为例: 原恒星 → 主序星 → 红巨星 → 白矮星 → 黑矮星. 质量小于0.08倍太阳质量: 原恒星 → 褐矮星 大于1.44倍太阳质量: 原恒星 → 主序星 → 红巨星 → (超)新星 → 中子星(行星状星云)→ 黑矮星 大于8倍太阳质量: 原恒星 → 主序星 → 红巨星 → 红超巨星 → 脉动变星 → 超新星 → 黑洞/中子星 → 黑洞蒸发/黑矮星 大于120倍太阳质量: 核聚变过于剧烈,极不稳定,易解体 具体情况很复杂的,建议看看http://baike.baidu.com/view/1538.html?wtp=tt#10

江都市19396134188： 褐矮星合并会怎样每个50个木星质量 ？
五卖骨肽： 理论上来说应该可以形成一颗正常的恒星 褐矮星是一类质量介于恒星与行星之间,成分构成类似恒星,但质量不够大,不足以在核心点燃聚变反应的气态天体. 褐矮星被...