Отговор: Брат близнак се пише разделно. Това е словосъчетание, а не сложна дума, тъй като първото съществително име може да се променя: братът близнак, братя близнаци (за разлика от например кандидат-студент: кандидат-студентът, кандидат-студенти).
Официален правописен речник (2012), т. 54.1.2, т. 55.1.
[...]