褐矮星的質量比行星大，但是比恒星小。那具體是多大呢？
質量大小是區(qū)分行星、褐矮星和恒星的關鍵。這張圖片展示了這些天體質量的對比關系。
恒星誕生時的質量決定了它的命運。恒星誕生之初就具有很大的質量——因此具有很強的自引力——所以恒星一直在擠壓它自己，造成內部的高溫高壓，引發(fā)熱核聚變反應，使得恒星能夠發(fā)光發(fā)亮。另一方面，行星的質量比恒星小得多，引力較弱，因此行星內部不會發(fā)生聚變反應。它們主要依靠反射恒星的光來發(fā)光。而褐矮星的質量介于像木星和土星這樣的巨行星和最小的恒星之間。
我們可以說褐矮星是太陽質量的幾分之幾，但天文學家通常會用木星的質量作為單位質量，13個木星質量被認為是大型氣體巨行星的質量上限。褐矮星的質量大于13個木星質量，在它的內部可能會發(fā)生一種簡單的熱核燃燒（聚變）——氘聚變。氘是宇宙大爆炸遺留下來的一種稀有元素，氫的同位素。80個木星質量是正常氫聚變反應（恒星發(fā)光過程）的下限值，大于此質量的天體可以被認為是恒星。
因此，為了便于觀察，褐矮星通常被定義為質量在13個到80個木星質量范圍內的任何星體。
但是這個故事還有很多…
棕矮星是在外太空發(fā)現的眾多天體中的一部分。這張照片顯示的是獵戶座星云的中心部分，這是我們銀河系中一個相對較近的恒星形成區(qū)域。這張照片顯示了一個大約4 * 3光年的區(qū)域。每個符號標識一對天體，天體是符號中心的單個光點。較厚的內圓表示原生體，較薄的外圓表示伴生體。紅色表示行星;橙是褐矮星;黃色是棕矮星。每個符號旁邊是一對哈勃望遠鏡的圖像。左邊的圖片是原生體和伴生體的原始圖像。左邊的圖像只顯示了伴生體，通過一種特殊的圖像處理技術將原生體的圖像摳出來，將天體的圖像分割成兩部分。
什么是恒星？
恒星是由來自受到某種擾動的原始星團的大量塵埃和氣體凝聚而成的。各種各樣的機制可以造成這種干擾。例如，來自遙遠的超新星——或者正在爆炸的恒星——的沖擊波可能會在幾百年或幾千年后，在許多光年之外的空間中擾亂原始云。星云失去了它的均勻性，密度稍高的區(qū)域(因此有更大的引力)開始吸引較輕的分子。
當物質落入云中的密集區(qū)域時，它最終會達到臨界質量；這顆恒星開始氘聚變和普通的氫聚變，產生氦-3分子。這種情況發(fā)生在較低的溫度下(略低于1,000,000開爾文或1,800,000華氏度)。
在核聚變開始的時候，我們可以用不同的方式來描述一顆恒星。現在，這顆恒星在其核心的聚變反應所產生的向外推力和自身重力所產生的向內推力之間保持著完美的平衡(不過是暫時的)。引力想要進一步擠壓恒星，但是核聚變阻止了這種情況的發(fā)生。核聚變想要使恒星擴大，但引力不允許。結果是一個很好的平衡：一顆恒星。
如果沒有發(fā)生氘聚變，宇宙中很少有恒星的質量超過太陽的三倍。這是因為——如果氫聚變在質量和溫度足夠高的時候就開始了——此時恒星還沒有足夠的質量產生自身引力來抵抗氫聚變反應向外推的壓力。恒星會膨脹，而這種膨脹會導致其內部溫度下降，從而減緩并最終結束恒星發(fā)光所需的氫聚變反應。
氘聚變使恒星保持足夠的低溫，使恒星有足夠的時間積累足夠的質量，所以當氫聚變開始時(大約1300萬開爾文或2300萬華氏度)，氫聚變可以持續(xù)。到那時，恒星的密度已經足夠大，有足夠的自我引力來抵抗膨脹，因此內部溫度保持在較高的水平。
在大多數情況下，只剩下一個主要的吸積物，形成以氫聚變?yōu)閯恿Φ暮阈恰Ｔ诔砻艿脑茖又校灿锌赡苎莼龅诙?雙星)、第三星(三星)或第四星(四星)。事實上，也有一些非常復雜的系統(tǒng)，包括五顆、六顆和七顆星，它們分別被稱為quintenary, sextenary, and septenary(點擊每個數字來查看例子)。它們可以落入彼此環(huán)繞的軌道(盡管很復雜)，但仍然足夠穩(wěn)定，足以形成行星。
比較小質量恒星，褐矮星和木星的總體尺寸。在這張圖片中，褐矮星大約比木星大15%。
行星是什么？
在恒星形成和氫聚變開始后，太陽風產生并將剩余的氣體掃出星系。將會有幾個初級階段的吸積物，它們體積太大，無法被太陽風向外的壓力推開。事實上，它們會向內落向向恒星。
因為宇宙中所有的東西都有角動量——換句話說，因為星云是旋轉的或旋轉的——在最初的星云中聚集形成恒星的粒子將有一個傾向，沿一個長長的螺旋路徑落向恒星。這就增加了它們的下落時間并因此增加了角速度，這就是為什么行星最終會以同一方向旋轉(spinning)并圍繞它們的恒星運行。
由于碰撞和相互吸引改變了新形成的原行星的軌道，許多原行星會達到一個平衡點，并進入穩(wěn)定的軌道。這些最終將成為真正的行星——無論是像地球或火星那樣的巖石世界，還是像木星或土星那樣的氣態(tài)巨行星——通過它們自身的引力將原始星云中剩余的小碎片積累起來。
行星是比恒星質量小得多的天體。這是一個藝術家的概念圖，展示了開普勒-51星系中的3顆系外行星與我們太陽系中的一些行星的對比。
恒星和行星有什么區(qū)別?
恒星是由原始星云中的氣體和塵埃坍塌而形成的。因此，天文學家所稱的金屬的含量相對較低(對天文學家來說，金屬物指的是任何比氫和氦重的元素)。恒星通常單獨或作為一組類似天體的一部分運行。它們的質量足以在其核中引發(fā)氫聚變。
行星是在恒星收集了大部分氣態(tài)物質之后，積累原始星云中的殘余物質形成的。行星的質量要比恒星小得多，因此引力要弱得多。像氫和氦這樣的較輕元素在恒星中很常見，它們往往會逃離行星較弱的引力。因此，相對于恒星，行星的金屬含量很高。行星通常繞著恒星旋轉。根據天文學家對行星的最新定義，行星清除了自己軌道上的碎片。
當然，我們實際上并不知道褐矮星長什么樣。它們離我們很遠，我們從來沒有近距離看到過。但這是一幅名為Luhman 16A的關于褐矮星的藝術家構想圖，它基于最近在其表面發(fā)現的和木星一樣的條帶的證據。
那會把褐矮星留在哪里？
褐矮星像恒星一樣積累物質，而不像行星。它們由氣態(tài)云凝結而成——質量比行星高，因此有更強的引力——因此它們能比行星更有效地抓住較輕的元素(氫和氦)，因此金屬含量相對較低。他們唯一的失敗是沒有收集到足夠的物質來開始氫聚變，盡管他們可以維持氘聚變直到氘消失，而氘對于更大質量的恒星形成是至關重要的，正如前面解釋的那樣。
人們已經發(fā)現棕矮星在1000個天文單位(AU)或更多的距離上繞著其他恒星旋轉。一個AU =一個地日距離。然而，并不是所有的棕矮星都在遠離恒星的軌道上旋轉；已經發(fā)現有些在較近的距離上旋轉，還有一些流氓棕矮星被發(fā)現，它們沒有繞任何恒星運行，當然，這些棕矮星很難被發(fā)現!
相比之下，在我們太陽系已知的行星中，海王星是距離太陽最遠的主行星，它的軌道距離為30AU。
所以棕矮星不是行星，它們是沒能成為恒星，質量不足以為氫聚變反應提供動力。這樣它們就有了自己的分類。
為什么是棕色？
我們現在所說的棕矮星最早是在20世紀60年代由天文學家希夫·s·庫馬爾提出的，他最初稱這些天體為黑矮星。他把它們描繪成自由漂浮在太空中的暗淡的亞恒星天體，它們的質量不足以維持氫聚變。后來，天文學家、搜尋地外文明計劃研究員吉爾·塔特在她的博士論文中創(chuàng)造了“褐矮星”這個名字。她想要確定一個物體在開始氫聚變之前所能擁有的最大質量的上限，從而成為一顆成熟的恒星。
恒星顯然不是“棕色”的，許多這樣的天體的溫度在300至500開爾文(80至440華氏度，或人體體溫及以上)之間，因此它們只輻射電磁譜中的紅外部分。既然黑矮星已經被認為是在描述恒星演化的終點——紅矮星也扮演了一個角色，作為小而冷的恒星的名字——棕色似乎是一個合適的妥協。
Nisan Gertz于2020年8月16日在以色列的拉蒙火山口拍攝到這張照片。
結論：棕矮星足夠獨特，足以有它們自己的分類。它們可以繞成熟的恒星運行，或其他棕矮星，或不繞任何恒星運行。棕矮星必須有一定的質量。為了便于觀察，褐矮星通常被定義為質量大于13個、小于80個木星質量范圍內的星體。
