由于没有核聚变，褐矮星的表面温度不会超过3000K。褐矮星的温度越低，它的可见光波段的亮度就越小。M型褐矮星的辐射主要集中在红光波段，而温度更低的L型褐矮星和T型褐矮星的辐射则主要集中在近红外波段，这使得褐矮星从本质上就会变得很暗弱。另外，褐矮星外层大气中的分子，例如水、一氧化碳、甲烷和氨，会吸收向外的辐射，使得褐矮星进一步变暗。

尽管褐矮星的光谱存在着复杂性，但是化学组成仍然是可以被识别出来的，而且也可以用来对褐矮星进行分类。如今还没有直接观测到比T8型褐矮星质量更小，温度比T8型褐矮星更低的天体，来衔接褐矮星和木星。

关于褐矮星的形成机制，比较常见的有抛射理论、前恒星核的光致侵蚀理论、不透明度制约的分裂理论、原恒星盘的不稳定性理论等。抛射理论认为，褐矮星是由于低质量的原恒星胚在达到产生氢核聚变所需的质量前，与其它天体发生了碰撞而被抛射出前恒星核所形成的，这一理论部分地得到了双褐矮星系统的证实。前恒星核的光致侵蚀理论基于大质量恒星的辐射对前恒星核的光致侵蚀作用，能够解释处于电离氢区中的褐矮星的形成机制。褐矮星也可能由大质量的原恒星盘在其它恒星的引力作用下发生碎裂而产生。这些理论每个都只能解释部分褐矮星的形成，研究褐矮星周围的恒星盘可以有效地检验上述理论。

褐矮星是可以发生热核反应的，只是由于不激烈所以不会发光。但其红外辐射可以占到太阳的1~2‰左右。据美国航空航天局的报道，广域红外巡天探测器(WISE)发现了一对距离非常近的恒星，它们将成为迄今发现的距离太阳系第三近的恒星/恒星系统，也是人类自1916年以来发现的距离太阳系最近的恒星系统。这一双星系统中的两颗恒星都是褐矮星。

在褐矮星上已经发现了各种不同种类元素，褐矮星不能进行完整核聚变反应，而上面的不同元素应该为触发其聚变的星体的自身所携带的物质。这进一步验证了，恒星的诞生多数是由一个具有一定质量和速度的星体所触发。而质量较小、转动速度较慢、星云密度低或星云范围小等原因致使其成为“失败的恒星”。

在触发恒星吸积后，当核心质量小，尤其是转动速度小时，周围物质将接近直线或较小的角度落向星体，内层物质具有极高的速度落入后，外层的物质速度无法快速提高，造成了物质吸积过早中断，使其无法形成足够大的恒星，因而成为失败的恒星——褐矮星。

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