在宇宙天体研究中，褐矮星一直是备受关注的神秘存在。它处于恒星与行星之间，质量不足以维持稳定的氢核聚变，又无法像行星那样完全不发生核聚变。长期以来，褐矮星的形成机制存在诸多争议，而其数量分布也呈现出独特的现象——形成“褐矮星沙漠”。
此前，观测发现褐矮星作为伴星的数量远少于行星或恒星，且普遍认为“褐矮星沙漠”现象仅存在于短周期轨道。不过，上海交通大学李政道研究所青年学者冯发波团队的一项新研究，彻底改变了这一认知。该团队基于2022年发现的55颗巨行星、褐矮星和红矮星样本展开研究，首次在轨道周期超过1000天、距离恒星约2—20天文单位的远距离轨道上，发现了显著的褐矮星缺失。这一发现表明，“褐矮星沙漠”并非局限于短周期轨道，而是一种普遍现象，是行星与恒星形成机制之间的自然边界。
行星通常通过“自下而上”的核吸积机制形成，恒星则通过“自上而下”的分子云塌缩形成。而褐矮星的形成机制，由于此次研究有了新的发现。团队与浙江大学、莱斯特大学合作开展数值模拟，结果显示，只有当核吸积机制和引力不稳定性机制共同作用时，才能再现观测到的质量与轨道分布。核吸积机制倾向于形成巨行星与低质量褐矮星，引力不稳定性机制则倾向于产生大质量褐矮星及低质量恒星。在约30倍木星质量区间，这两种机制均难以高效形成天体，这就解释了褐矮星在各类轨道上的普遍缺失，也进一步证实了褐矮星沙漠是行星与伴星形成机制的分界线。
除了对“褐矮星沙漠”的研究，该团队还在雪线（约2–3天文单位）之外至20天文单位的区域有了新发现。这里存在一个新的巨行星种群，其轨道偏心率较低，这一发现挑战了“雪线以外行星数量下降”的传统观点。
这项研究是团队2022年工作的延续与深化，历时三年完成。研究获得国家自然科学基金、科技部、上海市科委、上海交通大学 - 华威大学种子基金以及中国科学院南美天文研究中心的支持，相关成果发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS），并被编辑选作封面论文。
