SPHEREx望远镜发现逾百颗棕矮星 揭... Features
据NASA喷气推进实验室2026年10月8日发布的新闻稿，SPHEREx（宇宙历史、再电离时期与冰层探测光谱光度计）空间望远镜在首次全天空红外普查中，识别出超过100颗棕矮星，包括多种此前难以观测的冷型天体。这一发现让天文学家得以一窥介于恒星与行星之间的“失败恒星”的完整谱系。
明星育儿什么是棕矮星？星与行星之间的“夹心层”
棕矮星是质量介于13至80倍木星质量之间的亚恒星天体——它们足够大，可以点燃氘聚变，但不足以维持稳定的氢核聚变，因此无法像普通恒星那样发光。据NASA介绍，棕矮星表面温度通常在300至2500K之间，远低于红矮星，大多仅发出微弱红外光。SPHEREx此次观测到的最小质量棕矮星约为木星质量的5倍，已进入所谓“Y型”棕矮星范畴，其温度可低至300K以下，几乎与行星无异。喷气推进实验室天体物理学家迈克尔·史密斯（Michael Smith）表示：“SPHEREx就像一面巨大的宇宙捕网，让我们捕获了各种类型、不同温度的棕矮星，从炙热的L型到寒冷的气态Y型。”
明星孩子SPHEREx如何发现棕矮星？独特的光谱测绘能力
SPHEREx设计用于执行全天空光谱测图，每6个月扫描一次整个天区。它利用102个近红外波段（0.75至5.0微米）获取每一个天体的光谱指纹，而非仅拍摄快照。这种能力使SPHEREx能够通过分析水的吸收线、甲烷和氨的分子特征来区分棕矮星与背景恒星。根据NASA的说法，望远镜在第一次数据释放中就检测到约1.2亿个源，其中约120个被确认是棕矮星，另有900多个候选体正在验证中。美联社（AP）援引加州理工学院研究员艾米莉·张（Emily Zhang）的评论称：“我们从未有如此均质、覆盖整个天空的棕矮星数据集。SPHEREx消除了选择偏差，提供了最完整的普查。”
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棕矮星的“动物园”：光谱分类与特征对比
SPHEREx的数据让天文学家得以同时对比L、T、Y三种主要光谱类型的棕矮星。下表归纳了这些类型的关键参数：
| 光谱类型 | 典型温度范围（K） | 大气特征 | 典型数量（SPHEREx） | 质量范围（木星质量） |
|---|
| ---------- | ------------------ | ---------- | ------------------- | ------------------- |
|---|
| L型 | 1300–2500 | 金属氢氧化物、水蒸气 | 58（确认） | 13–80 |
|---|
| T型 | 600–1300 | 甲烷强吸收、水冰 | 41（确认） | 10–60 |
|---|
| Y型 | 300–600 | 氨、水云、甲烷弱化 | 24（确认） | 5–30 |
|---|
值得注意的是，Y型棕矮星是宇宙中最冷的自由漂浮天体之一，此前仅被WISE和Spitzer望远镜零星检测到。SPHEREx一次性发现了24颗，使已知的Y型样本增加了约40%。
关键发现：冷棕矮星比预期更常见
SPHEREx的数据表明，银河系中Y型棕矮星的丰度可能比当前模型预测高出2至3倍。根据NASA的分析，望远镜在300至600K区间内检测到的棕矮星密度约为每平方度0.15颗，而先前理论模型预测仅为0.05颗。这一差异暗示，恒星形成过程中质量较低的初始质量函数（IMF）可能包含更多低质量天体。喷气推进实验室的克里斯·霍普金斯（Chris Hopkins）指出：“我们的统计结果显示，银河系中可能有多达500亿颗棕矮星，其中大约60%是温度低于600K的冷棕矮星。”
与前辈任务的比较：SPHEREx的优势何在？
此前，NASA的WISE（广域红外巡天探测器）在2009–2011年间也发现了大量棕矮星，但其仅涵盖4个红外波段，光谱信息有限。欧洲航天局的Gaia卫星虽然测量了精确的距离和自行，但对冷棕矮星的灵敏度不足。SPHEREx的102波段光谱不仅提供了温度、表面重力和化学成分的详细参数，还覆盖了WISE未曾达到的3.0–5.0微米区域，正是Y型棕矮星甲烷和水吸收的关键窗口。据《天体物理学杂志》（Astrophysical Journal）2026年10月同步发表的论文，SPHEREx对典型Y型棕矮星的观测信噪比是WISE的3.5倍，可分辨低至0.5%的甲烷特征变化。
科学意义：从恒星形成到系外行星大气
棕矮星是理解恒星与行星界限的天然实验室。SPHEREx发现的超冷棕矮星，其大气条件与大型气态巨行星（如木星）高度相似，但缺少来自宿主恒星的辐射干扰，因此成为研究行星大气化学的理想替代目标。NASA表示，SPHEREx数据中检测到了水、一氧化碳、甲烷和氨等分子，这些分子同样出现在系外行星的凌日光谱中。此外，棕矮星的质量函数有助于校准恒星形成模型：如果低质量棕矮星确实比预期多，则银河系的恒星形成效率可能被低估10%–15%。欧洲南方天文台（ESO）的同行在预印本中也确认，SPHEREx的成果将直接指导下一代空间望远镜（如罗马望远镜）的观测策略。
FAQ
Q1: 棕矮星为什么被称为“失败的恒星”？
A1: 棕矮星的质量不足以在其核心启动稳定的氢核聚变反应（需要至少约80倍木星质量）。它们只能短暂燃烧氘，然后逐渐冷却和暗淡，无法像真正的恒星那样稳定发光数十亿年。因此，它们被视为“失败”的恒星，更像介于恒星和行星之间的过渡天体。
Q2: SPHEREx与其他红外望远镜有何不同？
A2: SPHEREx的独特之处在于其光谱测绘能力——它在102个近红外波段同时成像整个天空，每6个月完成一次全球扫描。相比之下，WISE只有4个波段，Spitzer只能定点观测。SPHEREx提供了均匀、无偏的全天光谱数据集，特别适合发现温度极低的Y型棕矮星，并精确测量其化学成分。
结语：SPHEREx开启棕矮星普查新时代
SPHEREx望远镜的首批成果不仅将已知棕矮星种类扩大了一倍，更揭示了低温Y型天体在银河系中的普遍存在。随着任务在2027年完成第二次全天空扫描，科学家预计会再发现200至300颗新棕矮星。这些数据将为恒星形成理论、行星大气模型甚至银河系暗物质分布提供关键约束。SPHEREx的棕矮星普查，正从一次简单计数进化为理解宇宙物质循环的核心工具。
