抬头看看夜空。看到那些闪烁的星星了吗？每颗闪亮的星光点背后，可能都隐藏着一个未能发光的物体。但天文学家几十年来一直在努力弄清楚，为什么有些气态球体闪耀明亮，而另一些则隐藏在黑暗中。
但现在，天文学家首次发现了一颗与成功的恒星一样大的“失败恒星”，这挑战了我们对恒星形成的认知。
在《天体物理学杂志》上发表的一篇论文中，卡内基科学研究所的研究人员对距离我们约 12 光年的一个奇特恒星系统进行了研究。这个三体系统包括一颗比太阳稍小的恒星——Epsilon Indi A——以及两颗“失败恒星”，Epsilon Indi B 和 C。
天文学家于2002 年识别出了这两颗“失败恒星”，或称“褐矮星”，但它们的精确质量从未被测量过。该团队花费了数年时间监测这些天体及其对母恒星产生的微妙影响，这些影响会导致母恒星在系统中略微偏离中心位置。
他们的发现令人惊讶：仅凭质量来看，其中至少有一颗本应是恒星，另一颗也相差不远。事实上，它们是有史以来发现的质量最大的两颗 T 型褐矮星。（T 型褐矮星是一种富含甲烷的褐矮星。）
“我们发现这些质量处于一个非常关键的区域——正好处于恒星和褐矮星之间的边界，”该研究的首席作者、卡内基观测天文学家 Sergio Dieterich 说。
Epsilon Indi B 的质量约为我们太阳系中最大行星木星的 75 倍。已知的质量最低的恒星之一是 VB10，它是 Gliese 752 的双星系统。它的质量也是 75 倍木星质量。Epsilon Indi C 的质量是 70 倍木星质量，这接近恒星理论上可能拥有的最低质量。
将 Epsilon Indi B 和 Epsilon Indi C 与 VB10 分开的是热量。VB10 会将氢原子聚变成氦原子，释放能量和热量（并依靠自身发光），而 Epsilon Indi B 和 C 却很冷。“我们知道这些天体是褐矮星，因为它们非常非常冷。普遍接受的范围是 70 到 80 倍木星质量才能维持聚变。它们比恒星可能拥有的温度都要低，”Dieterich 说。
虽然在恒星和褐矮星之间的模糊区域存在许多候选天体，但它们的质量并未得到充分了解。然而，Epsilon Indi 恒星系统为科学家提供了绝佳的观测机会。观察恒星与周围天体的相互作用有助于确定这些天体本身的质量以及恒星的质量。在这种情况下，天文学家可以观察到这些褐矮星对其母恒星的“拉扯”程度。
“这些是（在这个质量范围内）第一批明确无误的褐矮星，”Dieterich 说。“还有一些其他天体的质量已知，但因为它们很温暖，我们不确定它们是恒星还是非常年轻的褐矮星。”
这是一个至关重要的区别。高质量的褐矮星与恒星拥有相同的构成物质，甚至可能经历一些初始聚变（恒星中天然发生的核反应）。在这一时期，褐矮星也燃烧得非常热，看起来与其他任何原恒星无异。“在它们生命早期，前几百万年，它们确实会因聚变而获得能量，但只有在晚期，它们才会稳定下来，成为褐矮星或恒星，”Dieterich 说。 Dieterich 表示，大多数恒星的温度都会高于 2100 开尔文（K），这是区分它们的另一种方式——尽管特别是年轻的褐矮星，由于形成时的原因，可能仍然相当热，因此仍会发出一些光。（Epsilon Indi B 和 C 不发光，温度分别约为 900 K 和 1300 K。）
“对我来说，这是一个非常令人惊讶的结果，但对我们理解这些天体来说，这是一个非常重要的结果，”未参与该研究的纽约市立大学斯塔滕岛分校天文学和物理学副教授、美国自然历史博物馆研究员 Emily Rice 表示。
Rice 说，Epsilon Indi B 和 C 可能经历过零星的聚变，但她将其比作尝试启动汽车，钥匙会转动，但汽车无法完全启动。而对于恒星，“只要你保持引擎运转，它们就不会关闭，”Rice 说。
Dieterich 和他的团队花了几年时间寻找这类天体，包括在 2013 年发表了一篇论文，概述了一些候选者。至于 Epsilon Indi B 为什么在接近恒星质量的情况下却从未成为恒星，Dieterich 认为这可能与它大气层中重元素的含量有关，以及构成该天体的气体云是否从未足够致密以启动聚变。
一般来说，周期表中所有比氦重的元素都被称为“金属”。根据一些模型，一些相对没有金属的天体可能要达到更高的质量才能成为恒星，而这些质量无疑与恒星相同。“如果你完全没有金属，只有一个由氢组成的原始天体，那么这个恒星极限将达到 98 倍太阳质量，”Dieterich 说。但这类天体在我们星系早期就已经不存在了。
未来几年可能会带来更多处于恒星和褐矮星之间的奇异天体。研究人员正在发现像 TRAPPIST-1 这样的小型、极度寒冷的恒星，它们的质量接近 80 倍木星质量。他们也可能发现更多像 Epsilon Indi B 这样的天体，它们正在接近恒星的边界。这些是我们宇宙中最奇特的物体之一——而我们正日益接近揭示是什么真正赋予恒星其“恒星力量”。
