是什么让恒星成为恒星？恒星最初是太空中巨大的气体团

温州温网天文地理，距离地球约1350光年的恒星名为TOI-2155。它比太阳稍大、稍重、稍热，但本身并没有什么特别之处或不寻常之处。

但围绕 TOI-2155 运行的天体确实非常有趣：一个更小的天体，名为 TOI-2155b，我们只能通过观察宿主恒星在较小天体经过时光线发生的微小变化来了解它。

TOI-2155b是什么？一颗迷你恒星？一颗巨行星？还是介于两者之间？问得好。

正如我和我的合作者在最近发表于《天文学杂志》的一篇论文中所写，我们尚不确定TOI-2155b是否真的是一颗恒星。但它似乎处于一个引人入胜的边界上：一边是照亮苍穹的璀璨星辰，另一边则是永远无法点燃持续氢聚变的失败恒星。

为什么恒星会失败

恒星最初是太空中巨大的气体团——但是，一团气体要有多大、多重才能变成恒星呢？这听起来像是一个简单的问题，但天文学家们几十年来一直在争论这个问题的答案。

恒星内部的引力压力必须足够大，才能将氢原子聚变成氦原子，并且这种聚变反应必须持续很长时间。正是这种巨大的引力压力产生了恒星特有的强烈热流和光线。

如果一个天体体积不够大，无法产生那么大的压力——或者由于其他原因导致核聚变无法正常进行——气体就会变成一种被称为褐矮星的“失败恒星”。这些天体在早期温度很高，但如果没有持续的氢聚变，它们会逐渐冷却，发出微弱的红外光。

为了了解为什么有些天体变成恒星，而另一些天体变成褐矮星，天体物理学家们会寻找中间带的天体——最重的褐矮星和最轻的恒星。

这就是TOI-2155b的用武之地。它的质量约为木星的80.6倍，正好位于理论边界上。

恒星的边界在哪里？褐矮星的边界又在哪里？

我们利用美国宇航局凌日系外行星巡天卫星（TESS）以及世界各地地面望远镜的观测数据，精确测定了TOI-2155b的大小和质量。虽然它的大小几乎与木星相同，但质量却大约是木星的80倍。

你或许会认为，物体的质量达到某个特定值后就会突然变成恒星。但现实往往并非如此，并没有一条清晰的界限。

标准理论认为，行星、褐矮星和恒星之间的区别完全在于质量——但实际情况并非如此简单。NASA /JPL-Caltech

天文学家传统上将边界设定在木星质量的75-80倍左右。但现代理论模型表明，这一转变除了质量之外，还取决于其他因素。

天体的年龄、化学成分，甚至大气特性都会影响其是否能够维持氢聚变。这就是为什么天文学家至今仍对褐矮星和恒星之间的质量界限究竟应该划在哪里存在分歧的原因。

一件极其罕见的物品

TOI-2155b可能是迄今为止发现的质量最大的褐矮星之一，也可能是质量最小的恒星之一。目前已知处于这种质量过渡带的天体非常少，而TOI-2155b将有助于我们更好地了解这一边界。

天文学往往能从最稀有的天体中获得最多的知识。

然而，仅凭一个天体无法确定该边界的确切位置。只有当我们发现并精确研究了更多处于这一过渡区域的天体后，才能完善我们的模型，从而理解恒星如何点燃并燃烧数十亿年——正是这一过程造就了我们所知的宇宙。