2MASS J0523-1403

已知质量最小的恒星

2MASS J05233822-1403022（J0523）是迄今为止人类已知质量最小的恒星，也是已知体积最小的恒星之一，J0523是处于主序星阶段的棕矮星（L型主序星），距离地球约40光年，于2014年被2MASS（2微米全天巡视）项目发现。

基本特征

J0523可能是体积最小的恒星，不只是已知的恒星里最小的一颗，就算在所有可能的核聚变体里，也很有可能是最小的。如果它再小一点的话，就不能再成为一颗恒星了。

这颗恒星被名为2MASS J05233822-1403022，简称它为J0523，它的亮度仅有太阳的1/80000，表面温度为1939 K（1666℃）（做个比较，太阳的表面温度为5772 K），直径仅有太阳的0.09倍——甚至比木星还要小。

然而，一颗恒星的光度取决于它的直径和温度，而直径依赖于它的质量和阶段，例如米拉变星虽然它颜色很红（温度不高），但得于它的体积让其辐射量达到了几万甚至几十万倍的太阳；WR 102并没有很大的半径，甚至只有太阳的一半（66万-72.35万km），只由于它21万℃的表温依然可以放出38万倍的太阳光。然而J0523没有发光强这个本领，甚至只有太阳的1/80000。在质量上几乎低于恒星临界质量，达到了77MJ。如此轻的聚变体，温度自然不会高，甚至没有像样的M光谱。新发现的SCR 1845-6357则打破了这一纪录比它还小13MJ。

恒星意义

恒星性质

那么，我们是如何确定它（可能）是最小的恒星呢？

为了回答这个问题，我们必须先定义什么是“恒星”。天文学家认为，恒星是质量大到足以在其核心处将氢元素聚变成氦元素的气态天体。我们的太阳可以做到这一点，因此它是一颗恒星。木星就不行，所以它不是。

事实证明，要想让这种核聚变反应发生，你必须把氢压缩到极致。行星自身的重力做不到这一点，但是如果你往一颗行星上堆积足够多的物质，随着核心压强和温度的上升，最终你总能点燃那里的氢核聚变。

我们认为，这个临界质量大约是木星质量的77倍。如果质量超过这个范围，你就得到了一颗恒星。不到这个范围，那就成不了恒星。

如果你往一颗恒星上增加质量，它会变得更热更大，这是因为，恒星核心处的聚变反应率对质量非常敏感。如果你增加一点质量，聚变反应率就会上升，于是温度也会上升，恒星会就膨胀一点；褐矮星就不同。它的核心已经被自身质量压实，却还不足以点燃核聚变。那里的物质处于一种古怪的量子力学状态，称为简并态。它的一个古怪特性就是，如果你往褐矮星上增加质量，它反而会缩得更小。

所以，这些天文学家做了一件非常聪明的事情。他们找到了63颗处在聚变临界质量附近的天体，根据大小和表面温度（温度本身取决于质量，但更容易直接测量）将它们画在一张表上。随着质量越来越小，恒星的温度会越来越低，半径也会越来越小，然而一旦跨过了临界质量，进入褐矮星的国度，温度越低（因而质量越低）的话，半径反-而会越来越大。

天体属性

他们画出了这些天体的属性，确实发现随着表面温度的下降，天体的半径也在缩小，直到出现一个最小值，然后又开始增大。这个最小值必定就位于普通恒星与褐矮星的边界之上。而且，他们发现J0523就位于这个边界上，就在边界的恒星那一侧。

在可见光波段，J0523即使在大望远镜中也暗到几乎会被忽视（白色箭头所指处）。不过在红外波段（插入图），它还是相当显眼的。

正因为如此，我们才会认为，J0523是最小的恒星。它还是质量最小的恒星，也是温度最低的恒星。如果它的质量再小一点，它就不再是一颗恒星，而是一颗T型棕矮星甚至是不发光的Y型棕矮星了。

不过需要提醒的是，这个界限没有那么明确和分明。它也受到其他因素的影响，包括恒星的年龄、恒星中“金属”的含量（天文学家把所有比氢和氦更重的元素都称为“金属”，这可能会让圈外的人感觉有一点困惑，但氢和氦仍是宇宙中含量最丰富的元素，而其他所有元素本质上都是一种“污染”），甚至还有恒星自转的速度。

事实上，观测数据跟理论模型相比还是有些差异的，理论模型预言，临界质量对应的表面温度应该更低，接近1400℃才对。还不清楚为什么这里会存在差异。这可能是前面提到的那些因素在起作用，也可能是观测样本存在未知的偏差，还有可能，我们对褐矮星核心物理过程的理解有一点偏差。在边界附近，事情总是很难搞。

考虑到所有这些不确定因素，质量比J0523更小的恒星也是有可能找到的。不过在那之前，J0523将是最小恒星的纪录保持者。

无论如何，有件事值得一提：就像之前提到的，一颗恒星的核聚变反应率取决于恒星的质量。质量越小，反应速度就越慢，氢燃料可以维持消耗的时间就越长。因此，J0523可以持续燃烧的时间要比太阳的寿命长久许多。事实上，哪怕再过上万亿年，这颗小小的恒星仍然会快乐地发出暗淡的光芒——那时，我们的太阳已经死去很久很久了。

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