詹姆斯·韦伯太空望远镜在褐矮星上发现神秘极光的迹象

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艺术家的插图与极光的褐矮星。最近，使用詹姆斯·韦伯太空望远镜的科学家们发现了这样一个宇宙天体的证据。(图片来源:美国国家航空航天局、欧空局、加空局、Leah Hustak (STScI))

（）据美国太空网（罗伯特·李）：使用美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)，天文学家已经发现了一颗“失败的恒星”或褐矮星，显示出拥有极光的迹象。

极光与北极光和南极光更为人所熟悉，它们是由太阳的带电粒子撞击地球大气层中的分子造成的。它们通常只能在高纬度地区看到，因为我们星球的磁气圈将这些粒子引向两极。

在我们太阳系的其他行星周围，如木星和土星，甚至在木星的木卫一和土星的土卫二等活跃的卫星上也发现了极光。所有这些光显示很可能是由带电的太阳粒子轰击造成的。

因此，在褐矮星周围新发现的表观极光，命名为W1935，距离地球超过40光年，是神秘的；它附近没有恒星可以提供带电粒子来点燃它。

褐矮星比气态巨行星大，比恒星小，但像恒星一样形成，由气体和尘埃组成的塌缩云。这意味着大多数褐矮星经常与恒星隔离，就像W1935一样。

它们得到了一个有点不公平的绰号，“失败的恒星”，因为它们没有足够的质量来触发氢在其心脏处核聚变成氦，这一过程为恒星提供了动力，至少在它们的主序生命周期中是如此。



褐矮星W1935的甲烷排放表明可能存在极光。(图片来源:美国国家航空航天局、欧空局、加空局、Leah Hustak (STScI))

JWST观测到的甲烷红外辐射显示了W1935上空潜在的极光。当在木星和土星上空看到这样的甲烷排放时，它们是由于带电粒子抽打磁力线并撞击大气粒子，从而导致大气受热的结果，也产生了极光。因此研究小组认为这同样适用于这颗孤立的褐矮星。

由于缺乏外部太阳风导致褐矮星可能出现极光，该团队认为，褐矮星内部可能发生了一些向其大气层提供能量的内部过程。或者，星际等离子体可能正在撞击W1935，或者褐矮星可能没有被完全隔离，可能正在接收来自附近活动卫星的粒子流。

詹姆斯·韦伯太空望远镜发现了两颗褐矮星的不同

由美国自然历史博物馆天文学家杰基·法赫蒂领导的科学家小组在与JWST一起研究12颗褐矮星时有了这一发现。

其中包括W1935和W2220，这两颗非常相似的褐矮星是耗资100亿美元的望远镜发现的彼此的近似克隆体，具有相似的温度和亮度，以及几乎相同的水、氨、一氧化碳和二氧化碳成分。

然而，W1935与它的近孪生兄弟不同，它含有发射红外光的甲烷。在W2220上，同样的化合物也在吸收光。

“我们期望看到甲烷，因为甲烷遍布这些褐矮星。但是我们没有吸收光，而是看到了相反的情况:甲烷在发光，”法赫蒂在一份声明中说。“我的第一个想法是，管它呢？为什么甲烷会从这个物体中释放出来？”

为确定甲烷排放的原因，研究小组对褐矮星的大气进行了建模，发现W2220的大气随着海拔的升高而变冷，但W1935的大气似乎正在经历温度逆转，即其大气在更高的海拔高度变热。

英国赫特福德郡大学的研究首席模型师本·伯恩汉姆在同一份声明中说:“这种温度逆转现象真的令人费解。”。“我们在附近有一颗恒星可以加热平流层的行星上看到过这种现象，但在没有明显外部热源的物体上看到这种现象是很疯狂的。”

这使得研究小组转向木星和土星寻求解释，发现温度反转在这些太阳系气体巨星的大气中也很突出。对此的主导理论是，加热过程与创造极光的过程相同。

极光以前曾被用来解释棕矮星不寻常的性质，例如这些失败恒星的温暖样本发出的无线电辐射。然而，W1935的JWST观测代表了第一次从褐矮星中发现甲烷排放，这表明了极光。

“有了W1935，我们现在有了一个太阳系现象的壮观扩展，没有任何恒星辐射来帮助解释，”法赫蒂总结道。“有了JWST，我们可以真正在化学上‘打开引擎盖’,揭示在我们的太阳系之外，极光过程可能有多么相似或不同。”

法赫蒂本周在新奥尔良举行的美国天文学会第243次会议上展示了该团队的工作。