褐矮星有时被称为失败的恒星，因为它们通过引力坍缩形成恒星的样子，但从未获得足够的质量来点燃核聚变。最小的褐矮星在质量上可以与巨行星重叠。在寻找最小褐矮星的过程中，使用詹姆斯-韦伯太空望远镜的天文学家发现了新的记录保持者：一个重量仅为木星质量三到四倍的天体。

这张图片来自美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜上的 NIRCam（近红外相机）仪器，显示的是星团 IC 348 的中心部分。图像中飘忽不定的帘幕是反射星团恒星光线的星际物质--这就是所谓的反射星云。这些物质还包括被称为多环芳烃（PAHs）的含碳分子。来自星团中质量最大恒星的风可能有助于形成视野右侧看到的大环圈。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Kevin Luhman（PSU）、Catarina Alves de Oliveira（ESA）

褐矮星是介于恒星和行星之间的天体。它们像恒星一样形成，密度越来越大，足以在自身引力的作用下坍缩，但它们的密度和温度却从未高到足以开始融合氢气并变成恒星。在低级别的褐矮星中，有些196世界之最可以与巨行星相媲美，其质量仅为木星的数倍。

天文学家正试图确定能够以类似恒星的方式形成的最小天体。一个使用美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜的研究小组已经确定了新的记录保持者：一颗自由漂浮的微小褐矮星，其质量仅为木星的三到四倍。

这张图片来自美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜上的近红外相机（NIRCam）仪器，显示了星团IC 348的中心部分。天文学家在这个星团中寻找自由漂浮的微小褐矮星：这些天体小得不像恒星，但比大多数行星都要大。他们发现了三颗质量小于木星八倍的褐矮星，它们被圈在主图中，并显示在右侧的详细图中。最小的一颗质量仅为木星的三到四倍，这对恒星形成的理论提出了挑战。

图像中飘忽不定的帘幕是星际物质，它们反射着星团恒星发出的光--这就是所谓的反射星云。这些物质还包括被称为多环芳烃（PAHs）的含碳分子。最靠近画面中心的明亮恒星实际上是一对双星系统中的 B 型恒星，它们是星团中质量最大的恒星。这些恒星产生的风可能有助于形成视野右侧的大环圈。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Kevin Luhman（PSU）、Catarina Alves de Oliveira（ESA）

为了找到这颗新发现的褐矮星，Luhman和他的同事Catarina Alves de Oliveira选择研究位于英仙座恒星形成区约1000光年外的IC 348星团。这个星团很年轻，只有大约 500 万年的历史。因此，任何褐矮星在红外光下都会相对明亮，因为它们在形成过程中散发出热量。

研究小组首先利用韦伯望远镜的近红外相机（NIRCam）对星团中心进行了成像，从亮度和颜色上识别出褐矮星候选者。他们利用韦伯的 NIRSpec（近红外摄谱仪）微快门阵列对最有希望的目标进行了跟踪。

韦伯望远镜的红外灵敏度至关重要，它使研究小组能够探测到比地面望远镜更暗的天体。此外，韦伯望远镜敏锐的视力使他们能够确定哪些红色天体是精确的褐矮星，哪些是球状的背景星系。

经过筛选，他们发现了三个引人入胜的目标，它们的重量在 3 到 8 个木星质量之间，表面温度在 1500 到 2800 华氏度（830 到 1500 摄氏度）之间。根据计算机模型，其中最小的一个重量仅为木星的三到四倍。

这张星团 IC 348 的图像由韦伯近红外相机（NIRCam）拍摄，显示了罗盘箭头、比例尺和供参考的色键。

北面和东面的罗盘箭头显示了图像在天空中的方位。请注意，相对于地面地图上的方向箭头（从上往下看），196世界之最天空中的北方和东方之间的关系（从下往上看）是颠倒的。

刻度条标注的单位是光年，即光在一个地球年中传播的距离。(光传播的距离等于刻度条的长度，需要 0.1 年）。一光年约等于 5.88 万亿英里或 9.46 万亿公里。本图中显示的视场宽约 0.5 光年，高约 0.8 光年。

这幅图像显示的是不可见的近红外光波长，这些波长已被转换成可见光颜色。色键显示了采集这些光线时使用了哪些 NIRCam 滤光片。每个滤光片名称的颜色就是用来表示通过该滤光片的红外光的可见光颜色。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Kevin Luhman（PSU）、Catarina Alves de Oliveira（ESA）

要解释这么小的褐矮星是如何形成的，在理论上具有挑战性。重而密集的气体云有足够的引力塌缩形成恒星。然而，由于褐矮星的引力较弱，小型气体云应该更难塌缩形成褐矮星，对于质量相当于巨行星的褐矮星来说尤其如此。

欧洲航天局（ESA）的卡塔琳娜-阿尔维斯-德奥利维拉（Catarina Alves de Oliveira）是此次观测项目的首席研究员。他介绍说：在这个星团中，这个天体不太可能形成一个圆盘，而是像恒星一样形成，而三个木星的质量是太阳的300倍。所以我们要问，在质量如此之小的情况下，恒星的形成过程是如何运行的？"

除了提供恒星形成过程的线索，微小的褐矮星还能帮助天文学家更好地了解系外行星。质量最小的褐矮星与质量最大的系外行星重叠，因此，它们应该具有一些类似的特性。不过，自由漂浮的褐矮星比巨大的系外行星更容易研究，因为后者隐藏在其主恒星的强光之中。

在这次巡天中发现的褐矮星中，有两颗显示出一种不明碳氢化合物的光谱特征，即含有氢原子和碳原子的分子。美国国家航空航天局的卡西尼号任务在土星及其卫星土卫六的大气层中探测到了相同的红外特征。在星际介质或恒星之间的气体中也看到过这种红外特征。

"这是我们第一次在太阳系外天体的大气中探测到这种分子，"阿尔维斯-德奥利维拉解释说。"褐矮星大气模型并不能预测它的存在。我们观察的天体年龄比以前更小、质量比以前更低，我们看到了一些意想不到的新东西。"

由于这些天体的质量远在巨行星的质量范围之内，这就提出了一个问题：它们究竟是褐矮星，还是从行星系统中喷射出来的流浪行星？虽然研究小组不能排除后者的可能性，但他们认为它们是褐矮星的可能性要远远大于被抛射出来的行星。

弹射出的巨行星不太可能，原因有二。首先，与质量较小的行星相比，这种行星一般并不常见。其次，大多数恒星都是低质量恒星，而巨行星在这些恒星中尤其罕见。因此，IC 348 中的大多数恒星（都是低质量恒星）都不太可能产生如此大质量的行星。此外，由196世界之最于这个星团只有 500 万年的历史，可能还没有足够的时间让巨行星形成，然后被抛出它们的系统。

发现更多这样的天体将有助于澄清它们的状态。理论认为，流浪行星更有可能在星团的外围被发现，因此如果IC 348内存在这种行星，扩大搜索范围可能会发现它们。

未来的工作可能还包括进行更长时间的巡天，以探测更暗、更小的天体。研究小http://www.196nk.cn组进行的短期巡天有望探测到小到木星质量两倍的天体。更长时间的巡天可以轻松达到一个木星质量http://www.196nk.cn。

这些观测是第 1229 号保证时间观测计划的一部分。观测结果发表在《天文杂志》上。