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褐矮星是一类所谓“失败的恒星”,它们的质量太小,不足以引起核心氢的燃烧,成为传统意义上的恒星,而与行星相比质量又足够大,能够引发氘的燃烧。一般认为,一颗化学组成与太阳类似的褐矮星,其质量的上限和下限分别是80倍木星质量和13倍木星质量。人们目前发现的褐矮星数量比行星和小质量恒星的数目都要明显偏低,称为“褐矮星沙漠”。研究为什么存在“褐矮星沙漠”对解释恒星和行星形成理论具有重要的意义。 本文介绍了中-日太阳系外行星搜寻项目新发现的一颗褐矮星。该项目使用日本国立天文台冈山天体物理观测所的1.88米望远镜和中国科学院国家天文台兴隆观测基地2.16米望远镜对100颗G、K巨星进行了长达5年的高精度视向速度观测,获得了大量高分辨率、高信噪比的恒星光谱。这颗新的褐矮星环绕一颗2.7倍太阳质量的G型巨星HD175679运行,其引力对主星产生了周期约为1367天、半振幅为380ms-1的视向速度扰动。通过使用开普勒轨道对恒星的视向速度曲线进行拟合,计算出这颗褐矮星的最小质量为37.3倍木星质量,轨道半长径为3.36AU,偏心率为0.378。这是迄今为止人们利用视向速度方法在中等质量(M=1.5-2.7M⊙)的巨星周围发现的第8颗褐矮星,也是中-日太阳系外行星搜寻项目发现的第二颗褐矮星。通过比较行星的物理参数发现,这颗新的褐矮星(HD175679b)与前面发现的7颗在性质上有很大不同。首先,它与主星的相对质量在这些褐矮星之中是最大的。其次,它是第一颗轨道半径大于3.0AU的褐矮星,并且轨道偏心率也是最大的,达到了0.38。因此,它很可能是介于引力不稳定性形成机制和引力坍缩形成机制之间的一类过渡型天体,为探索亚恒星质量的天体(太阳系外行星、褐矮星)的形成理论提供了新的样本。 此外,本文还介绍了利用中-日-韩系外行星搜寻项目获取的高分辨、高信噪比光谱对99颗晚型巨星进行的物理参数、化学元素丰度和动力学性质的测定。这类恒星处于脱离土序演化到水平分支的阶段,对于了解小质量恒星主序后的结构和演化具有重要的意义。我们用两种不同的方法测定了恒星的大气参数,给出了15种化学元素的丰度,包括四种α元素(Mg、Si、Ca、Ti),三种奇Z元素(Al、K、Sc),四种铁峰元素(V、Cr、Fe、Ni),和四种重元素(Y、Ba、La、Eu)。我们还给出了它们在银河系中的运动学参数,其中绝大部分样本星属于薄盘星。