带有辐射带的“失败之星”对天文学来说可能是一件大事

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褐矮星LSR J1835+3259的艺术印象(中心物体)。磁场、辐射带和极光是可见的。(图片来源:Hugo Salais / Metazoa工作室插图)

（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（Monisha Ravisetti）：1958年，在发射第一颗美国卫星后不久，科学家们对地球有了惊人的发现。围绕着我们称之为家的岩石球体，数以吨计的高能质子和电子似乎不停地四处穿梭，形成了无法准确解释的粒子流。

很快，这些溪流就被称为地球辐射带——随着时间的推移，它们赢得了相当大的声誉。例如，众所周知，辐射带会危及宇航员，并对人类的轨道设备构成威胁。后来，人们会发现这些带也包裹着我们附近的其他世界，比如木星。事实上，就在今年，科学家们宣布，首次在我们邻居之外的一个实体周围发现了一个带——不仅如此，还围绕着迄今为止探测到的最令人困惑的物体之一:褐矮星，或“失败的恒星”。

周四(8月24日)，独立观察这条褐矮星带的两个科学团队之一向我们展示了他们对这一现象进行的关键测量，分辨率比美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜高约50倍。

“这是太阳系以外第一个探测到辐射带的物体，”瓦伦西亚国际大学的天文学家Juan Bautista Climent告诉Space.com。“这一发现也证明了辐射带不仅可以出现在行星中，也可以出现在褐矮星中，显示了这种结构的普遍性。”

棕矮星的质量不足以成为一颗恒星，但对于研究它们的天文学家来说，它仍然是一个谜。Climent和他的团队研究的那个，摇摆着一个经典的空间名字LSR J1835+3259，也不例外。

“像LSR J1835+3259这样的物体代表了行星和恒星之间的桥梁，”Climent说。"因此，它们的无线电发射包含了两者的一些特征."

然而，实际上是那些不可靠的无线电发射帮助研究小组发现这颗特殊的褐矮星似乎像我们的星球一样穿着辐射带——嗯，实际上，它更接近木星周围的辐射带。稍后会有更多的介绍。

深入一些发现细节:正如Climent所指出的，LSR J1835+3259是研究人员研究的完美目标，因为它距离我们只有大约18.5光年(从宇宙角度来说，这是非常近的)，并且散发出足够的无线电发射数据，可以采用一种称为超长基线干涉测量(VLBI)的技术。

简而言之，VLBI连接了分布在地球上的多个望远镜，形成了一个巨大的虚拟仪器。所有这些观测仪同时观察同一个信号源，在收集信号的同时测量信号到达时间的差异等。总的来说，这就像有一个巨大的、地球大小的望远镜凝视着太空。

“无线电辐射揭示了在可见光下常常模糊不清的结构和形状，”Climent说。“这就像获得了一双新的眼睛，有了它们，我们可以绘制出星系的延伸臂，追踪磁场周围高速粒子的路径，甚至可以透过宇宙尘埃云进行窥视。”

有趣的是，这实际上是科学家如何用视界望远镜捕捉到有史以来第一张黑洞的直接图像。

“我们使用欧洲VLBI网络(EVN)获得了比詹姆斯·韦伯太空望远镜高50倍的分辨率，并发现LSR J1835+3259的无线电发射具有类似木星和地球辐射带的形态，”Climent说。

确定LSR J1835+3259的腰带的另一个团队使用了类似的技术，但使用了一种不同的VLBI网络，称为高灵敏度阵列。

“我们过去——现在仍在——探索无线电观测可以告诉我们的关于宇宙的新领域，”Climent说。"我们想应用这项强大的技术来探测棕矮星的周围环境."

他解释说，如果没有VLBI，被研究的褐矮星看起来只会像我们在天空中看到的普通恒星——仅仅是一个光点。

为什么褐矮星辐射带很重要？
在我们进入一些科学含义之前，请允许我解释一下用辐射带撞击一颗褐矮星是多么真实。有时很容易忘记深空新闻是真正植根于我们生活的现实的东西。因此，如果我们能够观察LSR J1835+3259而不屈服于空间的真空，下面是我们可能会看到的。

“首先，”Climent开始说道，“我们的‘射电眼’会被比木星亮一万倍的极光弄瞎。”

如果我们能够设法解决这个问题，简单地说，我们将能够看到LSR J1835+3259的光球或可见表面的快速旋转，在不到三个小时内完成一整圈旋转。

与此同时，Climent解释说，在褐矮星周围会有一个像甜甜圈一样的强大辐射，这将是辐射带。

或者，正如他所说的，这个带看起来就像是被捕获的带电粒子在褐矮星的南北半球之间跳跃的舞蹈，并遵循一条螺旋路径:“多么壮观的景象！”



概述团队发现的信息图。(图片来源:Hugo Salais / Metazoa工作室插图)

但是当然，除了给我们提供一个非常令人费解的精神场景，这颗褐矮星还有很多关于我们生活的宇宙的信息。

LSR J1835+3259已经教会了天文学家很多东西。事实上，它也是太阳系以外第一个探测到极光的天体。

“这项工作表明，褐矮星中的部分无线电发射可以以与木星非常相似的方式产生:通过辐射带和极光，”Climent说。“我们现在可以利用通过多年木星观测收集的知识，并将其应用于太阳系以外的其他物体，如LSR J1835+3259，以更好地了解它们的环境和内部。”

此外，Climent根据团队的数据为这颗褐矮星的周围环境提出了一个有趣的场景:也许它拥有一颗系外行星，就像太阳拥有我们的地球一样，或者——因为它位于恒星和行星本身的中间——就像木星拥有卫星一样。

“如果这是真的，它将与构成木星及其火山卫星木卫一的系统非常相似，”Climent说。



木星及其小卫星木卫一的影像。(图片鸣谢:美国宇航局/JPL加州理工学院/SwRI/MSSS图片处理:凯文·m·吉尔(抄送)

透视地球

现在，全球的科学家们正朝着未来努力，人类肉眼无法触及的宇宙区域最终将落入我们的掌控之中。Climent说，一个可以帮助我们看得更远更清晰的工具是平方公里阵列，这是一个射电望远镜网络，旨在揭示宇宙中更小更遥远的物体的秘密，包括系外行星。

除此之外，系外行星猎人希望知道太阳系之外的世界是否有合适的物质来容纳我们所知的生命——或者我们不知道的生命。

“了解系外行星的磁性条件对于确定它们是否能够支持外星生命非常重要，”Climent说。“这些新行星周围的辐射对生命能否在那里生存起着重要作用。”

展望未来，该团队希望更详细地观察他们锁定的褐矮星，并确认潜在的系外行星是否真的存在。但是沐浴在这一最新发现的光芒中，研究人员思考了研究太空深处是如何让地球进入视野的。

“这一发现与我收到的最美好的礼物不谋而合:我的第一个儿子，”他说。“将来，我想告诉他一千个关于宇宙的故事，但同时提醒他，我们都居住的这个小星球是我们必须照看的巨大宝藏。”

关于这项工作的论文发表在8月24日的《科学》杂志上。