首次,一个围绕着太阳以外的一颗恒星旋转的天体被直接观测到了。位于蛇夫座的,距离我们21光年的范 · 比斯布诺克8号星(简称VB8)的低质量伴星的存在,由亚利桑那大学的唐纳德 · W · 麦卡锡、弗兰克 · J · 洛和基特峰国家天文台的罗纳德 · G · 普罗布斯特进一步证实了。

这颗“棕矮星”(衰退的恒星)或者是行星型的天体,以VB8B而闻名,它的质量不到木星质量的10倍,虽然它的体积比木星还稍微小一点。如果这种天体很多,它们将会影响我们对宇宙中“失踪的质量”(S&T:1984,11. p396)和恐龙的灭绝(S&T:1984,5. p406)等各种各样问题的认识。

亚利桑那的天文学家们把观测VB8作为检测附近恒星的系列计划的一部分,这些恒星中包括那些根据经典的天体测量观测而怀疑具有低质量伴星的天体。对VB8引起注意是从1983年7月,美国海军天文台的罗伯特 · S · 哈林顿、瓦凯 · V · 卡拉卡尔和科纳德 · C · 达恩在《天文学报》上宣布它明显地具有一个未被发现的伴星(在可见光波段)以后开始的。类国海军天文台的这个小组估计伴星的质量大约相当于几个木星的质量,但是他们不能确定这个天体的物理性质。哈林顿在与《天空和望远镜》编辑部的电话会谈中说“新的这次研究进一步证实伴星是一颗棕矮星而不是一颗像地球一样的行星。”

看来在恒星和行星之间并没有明显的分界线。例如,木星和土星都具有内部能源,在这种意义上说,它们又是比较冷的和低质量的棕矮星。另一方面,也可以把VB8B看作是一颗超重的类木行星。形成行星系统的过程可能正常地产生类地行星,像我们太阳系中一样的气体巨星,或者像VB8B一样的棕矮星。哈林顿对“棕矮星”的名字表示满意。麦卡锡也同意,而且指出他的发现可能会引出一个扩展的关于“气体巨星”的概念。

麦卡锡和他的同事们使用了一种叫做红外斑点干涉的技术。他们通过一个活动副镜以一维形式快逨扫描在狭缝和红外检测器上的图像被研究的恒星在互相垂直的两个方向上被扫描,而在这个过程中还没有真正的快照形成。

对于这项工作来说,长波辐射比可见光更为合适,因为任何低质量的伴星都被预言是很冷的,并且它们的辐射主要处于红外波段。VB8B的情况是很惹人注目的,在可见光波段,它比它的主星暗12等,而在红外波段仅比主星暗3等。

1984年5月 ~ 7月,亚利桑那的天文学家们使用基特峰天文台4米和斯图尔德2.3米反射望远镜,在1.6微米和2.2微米波段观测VB8。同时还观测了附近的另外一颗暗恒星——VB10,据估计VB10也有一颗看不见的伴星。在两个波段VB8都清楚地被分辨为相隔大约1弧秒的两部分,相应地这两部分间的实际间隔就是6个天文单位。对比一下,木星轨道距离太阳是5个天文单位多一点。

现在,VB8B发出的光已被直接观测到,确定这个天体的很多物理性质就成为可能的了,它的光度是太阳光度的十万分之三,仅仅只有已知的最暗弱恒星光度的十分之一,它的表面有效度为1400 K(有关这两方面的以前的记录是《棕矮星的主要侯选者LHS2924》,发表在本刊1984年5月号的419页上)。

在赫罗图上,VB8B实际上是位于发生核聚变反应的主星序的末端以下区域,处于冷的棕矮星的演化轨迹上。一颗最小的“其正的”恒星大概至少应具有太阳质量的百分之八,太阳光度的万分之五,和大约2750 K的温度。VB8B远比这些暗得多、冷得多,麦卡锡和他的同事们相出“目前的工作很可能成为首次对太阳系外行星的观测。”

根据斑点观测确定的角度间隔再加上哈林顿和他的同事们的天体测量结果,可以估计VB8B的质量。假定主星VB8 A的质量是太阳质量的十分之一,那么暗的伴星的质量是木星质贵的五倍,但是,这里面有一个值得重视的疑问。

VB8不仅仅是双星,而且它也是一个小的疏散星团的一部分,星团中的恒星在天空中保持一个共同的自行。星团的其他成员是佛尔夫630和佛尔夫629,佛尔夫630是一个目视双星,它的一个成员本身可能又是一个分光双星,佛尔夫629也是一个分光双星。令人遗憾的是,这一组星的年龄特征是混乱的,而VB8B实际上比理论工作预言的要明亮一些。它可能是一个比较年轻的天体,还处于快速冷却的阶段,反过来,如果它是一颗比10亿年左右还老些的星,那么它必然有大量的内部能源提供使我们能够看得见的光度。

潜在地更令人兴奋的是另一颗恒星VB10,也有一颗很像木星的天体正围绕着它旋转。哈林顿的小组发现VB10的伴星的质量比VB8B的质量小一点,更有趣的是,麦卡锡和他的同事们不能把VB10分辨成两部分,因为这个伴星太暗了以致不能被观测到。如果把木星置于和VB10相距5个天文单位的地方,那么使用目前的红外斑点干涉技术,木星也是观测不到的,这种检测不到的事实实际上增加了VB10的伴星与我们太阳系的气体巨星相类似的机会。

(Sky and Telescope,1985年2月号)