在宇宙天體研究中，褐矮星一直是備受關注的神秘存在。它處于恒星與行星之間，質量不足以維持穩定的氫核聚變，又無法像行星那樣完全不發生核聚變。長期以來，褐矮星的形成機制存在諸多爭議，而其數量分布也呈現出獨特的現象——形成“褐矮星沙漠”。

此前，觀測發現褐矮星作為伴星的數量遠少于行星或恒星，且普遍認為“褐矮星沙漠”現象僅存在于短周期軌道。不過，上海交通大學李政道研究所青年學者馮發波團隊的一項新研究，徹底改變了這一認知。該團隊基于2022年發現的55顆巨行星、褐矮星和紅矮星樣本展開研究，首次在軌道周期超過1000天、距離恒星約2—20天文單位的遠距離軌道上，發現了顯著的褐矮星缺失。這一發現表明，“褐矮星沙漠”并非局限于短周期軌道，而是一種普遍現象，是行星與恒星形成機制之間的自然邊界。

行星通常通過“自下而上”的核吸積機制形成，恒星則通過“自上而下”的分子云塌縮形成。而褐矮星的形成機制，由于此次研究有了新的發現。團隊與浙江大學、萊斯特大學合作開展數值模擬，結果顯示，只有當核吸積機制和引力不穩定性機制共同作用時，才能再現觀測到的質量與軌道分布。核吸積機制傾向于形成巨行星與低質量褐矮星，引力不穩定性機制則傾向于產生大質量褐矮星及低質量恒星。在約30倍木星質量區間，這兩種機制均難以高效形成天體，這就解釋了褐矮星在各類軌道上的普遍缺失，也進一步證實了褐矮星沙漠是行星與伴星形成機制的分界線。

除了對“褐矮星沙漠”的研究，該團隊還在雪線（約2–3天文單位）之外至20天文單位的區域有了新發現。這里存在一個新的巨行星種群，其軌道偏心率較低，這一發現挑戰了“雪線以外行星數量下降”的傳統觀點。

這項研究是團隊2022年工作的延續與深化，歷時三年完成。研究獲得國家自然科學基金、科技部、上海市科委、上海交通大學 - 華威大學種子基金以及中國科學院南美天文研究中心的支持，相關成果發表于《美國國家科學院院刊》（PNAS），并被編輯選作封面論文。