UGPS 0722-0540：亚恒星世界里的寒冰荒漠
1. 基本发现与特性概述
UGPS J0.51-0.2（简称UGPS 0722-0540）是一颗位于银河系盘面方向的极端低温褐矮星，距离地球约 9.6光年（是已知最近的褐矮星之一）。它在2006年由英国UKIRT红外巡天（UKIDSS）首次识别，后续观测将其归类为T9型褐矮星——这是褐矮星分类中最冷的类型之一，表面温度仅 475–525K（约200–250°C），比大多数褐矮星冷得多。
这颗天体的特殊之处在于：
极低质量（12–25倍木星质量），使其处于恒星和行星定义的模糊边界。
反照率极低（＜10%），几乎是一个，仅在红外波段显着发光。
自转速度异常快（\~5小时转一周），表明其可能经历过剧烈的引力收缩或外部扰动。
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2. 物理特性与冷却机制
UGPS 0722-0540的质量不足以触发氢聚变（需≥80倍木星质量），因此它本质上是 一颗极冷的“失败恒星”，依靠残余的引力收缩能缓慢释放热量。
2.1 内部结构与演化
核心温度：估算 \~200,000 K，但辐射到表面的能量极其微弱。
冷却年龄：约 20–100亿年（模型存在争议）。
未来命运：最终会冷却到接近星际空间温度（\~50K），成为一颗近乎黑暗的 幽灵天体。
2.2 大气结构与分子组成
上层大气（＜1 bar）：富含甲烷（CH?）和水蒸气（H?O）冰晶，形成厚重的不透明云层。
中层大气（1–30 bar）：可能存在由 氨冰（NH?） 和 硫化氢（H?S） 组成的云层，影响其红外特征。
深层大气（＞30 bar）：预计由高压氢（H?）和氦（He）组成，接近液态金属相。
由于温度极低，其 红外光谱（1–5μ） 呈现出强烈的甲烷吸收（3.3μ）和微弱的水蒸气特征（1.4μ、1.9μ）。
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3. 观测历史与挑战
3.1 发现历程
2006年：UKIDSS项目在近红外波段（JHK）发现异常暗弱的点源。
2008年：确认光谱为T9型褐矮星（当时最冷的已知褐矮星之一）。
2011–2013年：斯皮策空间望远镜（Spitzer）进一步测定其精确温度和化学成分。
2020年至今：JWST中红外光谱解析发现CO反常富集（挑战大气化学模型）。
3.2 观测难点
极其暗弱：在光学波段完全不可见，J波段（1.25μ）视星等仅 19.1等。
近距恒星干扰：因位于银道面附近，其辐射常被星际尘埃和背景恒星淹没。
光谱分析困难：低温褐矮星的大气模型仍不完善，部分分子特征难以解释（如PH?异常）。
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4. 科学意义与未解之谜
4.1 褐矮星-行星的模糊边界
UGPS 0722-0540的质量（\~12–25 M\_Jup）使它成为研究 行星与褐矮星界限 的关键样本，科学家仍在争论它是否应归类为“自由漂浮的行星”。
4.2 能源机制反常