作为竞争的失败者 褐矮星还有机会成为真正的恒星吗?

距离地球最近的褐矮星双星系统Luhman 16。

宇宙中有数不清的恒星，与此同时也有数不清的褐矮星。它们是恒星地位争夺赛中的loser，由于没有得到足够多的物质，而失去了通过氢的聚变把质量转化成能量的机会。

星云物质的大部分其实并没有机会变成恒星，而是成为了小块的气体云、小行星、类地行星、气体巨行星和褐矮星。褐矮星内部其实也不是死寂的，而是会发生稀有同位素核聚变，但产出的能量很少，没有办法让它成为一颗夺目的明星。

恒星内核核聚变的触发需要很多条件，比如温度。要让氢聚变成氦，温度至少需要400万K。孕育恒星的星云温度却很低，几乎只有几十K。引力使得气体云收缩，分子运动速度加快，温度逐渐升高。分子密度变大后，热量就会被圈禁在气体内部。

猎户座，拥有大片的分子云和从中诞生的恒星。

如果物质聚集量很大，那么内部温度就有机会突破100万K。这个温度虽还不足以让氢聚变成氦，但会触发一种非常特殊的聚变反应——氘聚变。氘是氢的稀有同位素，约占宇宙氢总量的0.002%。氘的原子核比氢多一个中子。在此温度下，氘核能够和质子——也就是氢核——发生聚变，聚变的产物是氦3——一种不常见的氦同位素。

聚变必然会释放出能量。虽然没有恒星聚变释放得那么多，却足以支撑起物质团块内部，使其不致继续收缩，进而避免了核心温度过早突破400万K的大关。许多大质量恒星就是这样形成的——它们在这种情形下获得了充分的时间，攫取了更多的物质。之所以说400万K是个坎，是因为一旦氢核发生聚变，释放出的巨大能量会阻止物质继续积累。没有氘聚变，也就没有大质量恒星；没有氘聚变，宇宙中最大的恒星质量最多不会超过太阳的3倍。而事实上，质量达到太阳几百倍的巨星比比皆是。

要成为一颗恒星，要使其内部温度达到400万K，那么其质量最少需要达到太阳的7%左右。而成为一颗褐矮星，则无需那么多。

Luhman 16是一对由褐矮星组成的双星。

正如宇宙中存在着大量的双星一样，宇宙中也存在着大量以双星方式存在的褐矮星。距离地球最近的褐矮星Luhman 16就是一对双星。它们两个之间的距离大约是地球和太阳间距离的三倍左右，而它们的质量加起来绝对超过太阳的7%。也就是说，如果它们合并，那么就会变成一颗真正的恒星。实际上，任何褐矮星只要获得额外的物质，使其质量突破氢聚变的下限，那么它就会变成恒星。

双星的合并通常需要外因的促成，而这样的机会是有限的。稳定的双星虽然会因引力而发生轨道衰减，但如果因此而发生合并，却要经历极为漫长的过程，远远超出于宇宙当前的年龄。除了极端个例，按照概率来看，每10^18年中——相当于当前宇宙年龄的1亿倍——才有1%的褐矮星有此幸运。

但事实上，这个概率可能会高一点。天体虽然是有限的，但其势力范围却要大得多。比如地球是一个有限的圆球，但当太阳耀斑横扫地球轨道时，地球的外层大气分子却可以在背朝太阳的方向伸展出几百万公里。最近的观测结果表明，褐矮星也有类似于耀斑的辐射爆发现象。因此正如低轨道上的人造卫星最终会坠落一样，在星际气体中穿行的褐矮星轨道也会因受到阻力而加速衰减，褐矮星之间会加速靠近。假如两颗褐矮星之间的距离相当于水星和太阳，那么这种效应就会更加明显。

组成Luhman 16双星的两颗褐矮星在不同时间点上所处的位置。

褐矮星内核中的氘一旦燃尽，它就会逐渐冷却。但是即便如此，一旦它们之间发生合并，撞击产生的能量仍会产生足够高的温度和压力，使其内核再次燃烧。它们合并后很可能会产生一颗质量极小、寿命极长的红矮星。这类红矮星的寿命可以超过10万亿年。褐矮星一旦被点燃，那么它很可能会在遥远的未来，成为星系中唯一一种仍在发光的恒星。

这类由褐矮星点燃制造出来的红矮星极为有趣。它内核中的氢会通过聚变变成氦4，而它的内核物质会通过对流与外层发生交换。因此氢燃料的利用十分高效，几乎可以达到100%。最终，这类红矮星的成份会变成纯粹的氦4。由于质量太小，氦4无法被再次点燃，因此它的遗骸会慢慢收缩，变成一种当前宇宙中可能尚不存在的天体——氦白矮星。

不过宇宙中的大部分褐矮星是没有机会绝地反击，成为一颗真正的恒星的，因为褐矮星的合并概率实在太小了。但是那些极少数的幸运者，却有机会成为一盏能够照亮末日黑暗的明灯。